Finite element discretization for large eddy simulation of turbulent flows

This Master thesis in Ingegneria Matematica deals with the implementation of LES models for turbulent flows in a Finite Element library (LifeV). The aim of this work is, firstly, the implementation of an explicit filtering procedure. It is, then, used for the Germano dynamic model. Moreover we have improved the computational time, by an explicit discretization of the convective and turbulence term, and the treatment of periodic boundary conditions we have applied to both velocity and pressure. Numerical results for transitional regimes (Reτ < 250) are provided which show that the dynamic model is more accurate than the Smagorinsky and Van Driest models.

Questo lavoro di tesi Magistrale in Ingegneria Matematica si occupa dell'implementazione di modelli a grandi vortici (LES) in una libreria agli elementi finiti (LifeV). Lo scopo di questo lavoro è, in primo luogo, l'implementazione di una procedura di filtraggio esplicita che viene, successivamente, utilizzata per il modello dinamico di Germano. Inoltre abbiamo migliorato i tempi di calcolo, con una discretizzazione esplicita del termine convettivo e di turbolenza, e il trattamento delle condizioni al contorno periodiche che abbiamo applicato sia alla velocità che alla pressione. Vengono, infine, presentate delle simulazioni, effettuate in regime non pienamente turbolento (Reτ < 250), che mostrano una maggiore accuratezza del modello dinamico rispetto ai modelli di Smagorinsky e Van Driest.