Sviluppo di un efficiente solutore Chebyshev-tau per la DNS di flussi turbolenti di parete

In the present work a pseudo-spectral Chebyshev-tau numerical code for the direct numerical simulation of incompressible Navier-Stokes equations for the indefinite plane channel flow has been developed. The numerical discretization of the equations involves the Fourier series in the horizontal directions and the Chebyshev polynomial approximation in the normal direction. The structure and the main features of the serial version of the numerical code are discussed in detail and particular attention is given to performances. Moreover a preliminary version of a parallel code has been developed. Finally some test cases are performed and the results are compared with theoretical data and with existing numerical results, in order to have a code validation.

Nel presente lavoro è stato sviluppato un codice numerico pseudospettrale Chebyshev-tau per la risoluzione numerica diretta delle equazioni incomprimibili di Navier-Stokes per il flusso turbolento in un canale piano indefinito. La discretizzazione numerica delle equazioni prevede l’utilizzo della serie di Fourier nelle direzioni orizzontali e dell’approssimazione polinomiale di Chebyshev della direzione normale. Vengono discusse in dettaglio la struttura e le peculiarità del codice seriale e una particolare attenzione viene rivolta alle prestazioni. Viene introdotta anche una versione preliminare di codice parallelo. Infine vengono presentati alcuni risultati numerici ottenuti e confrontati con andamenti teorici e con database esistenti, allo scopo di validare il codice.