Modelli di simulazione ai grandi vortici in OpenFoam : una analisi comparativa

The aim of the present thesis work is the evaluation and assessment of the large eddy simulation of turbulent flows in a finite volume code. The chosen code is OpenFOAM, an open source C++ library package for computational fluid dynamics. In order to evaluate the outcomes obtained with the large eddy simulation in OpenFOAM two test cases have been identified: the plane channel flow and the flow past a square section cylinder. The two test cases have been chosen since they exhibit the issues most commonly associated to turbulence simulation. In both cases a wide number of simulations have been performed in order to investigate the dependency of the simulations on many possible parameters, such as the computational mesh, the solution method, the subgrid model and test filter. To extend the capabilities of the code in the LES field additional subgrid models, test fields and post processing solutions have been developed. The obtained results not only fit well with the ones from similar works, but exhibit a better behaviour with respect to what have been presented in literature since now. The analysis of the results points out the problematic aspects associated to the use of the large eddy simulation and let trace some guidelines for future simulations.

Lo scopo di questo lavoro di tesi consiste nella valutazione e validazione della simulazione a grandi vortici applicata a correnti turbolente, implementata in un codice a volumi finiti. Il codice scelto è OpenFOAM, un pacchetto di librerie C++ open source per la fluidodinamica computazionale. Al fine di valutare la qualità dei risultati ottenuti con l'utilizzo della simulazione a grandi vortici in OpenFOAM sono stati individuati due casi test: la corrente all'interno di un canale piano e la corrente attorno ad un cilindro a sezione quadrata. I casi test sono stati scelti in quanto presentano le criticità più comunemente associate alla simulazione della turbolenza. In entrambi i casi un ampio numero di simulazioni sono state effettuate allo scopo di indagare la dipendenza dei risultati da tutti i possibili parametri, come la griglia di calcolo, il metodo di soluzione, il modello sottogriglia ed il filtro test. Con il fine di estendere le potenzialità del codice in ambito LES sono stati implementati ulteriori modelli sottogriglia, filtri test e soluzioni di elaborazione dei dati. I risultati ottenuti si sono mostrati non solo in linea con lavori simili, ma hanno evidenziato elementi di miglioramento rispetto a quanto fatto fin ora in letteratura. L'analisi dei risultati inoltre evidenzia le criticità associate all'impiego della simulazione a grandi vortici e permette di tracciare delle linee guida per future simulazioni.