Implementation of a one-equation local correlation-based transition model

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Siikonen, Timo
dc.contributor.author Kujansuu, Unto
dc.date.accessioned 2017-10-30T07:58:19Z
dc.date.available 2017-10-30T07:58:19Z
dc.date.issued 2017-09-25
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/28501
dc.description.abstract Transition is a common phenomenon in which a laminar flow becomes turbulent through a complicated process that drastically changes the flow characteristics. Since this phenomenon is present in practically all engineering applications, the ability to predict the transition plays a significant role in computational fluid dynamics (CFD). However, the current techniques for Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) simulations comprise of a rather complex formulation and are therefore difficult to implement and fine-tune for varying flow conditions. In this thesis, a promising One-equation Local Correlation-based Transition Model is implemented into OpenFOAM CFD software, for which procedure a detailed tutorial is provided. The implementation is validated by running simulations with standard zero pressure gradient flat plate cases. Furthermore, the model response for varied inlet conditions is studied by examining the effect of eddy viscosity ratio and freestream turbulence intensity, and a new approach of coupling the transition model with the SST-sust turbulence model is proposed. The simulation results show that the implemented transition model predicts correctly the transition in zero pressure gradient flat plate cases and the estimated skin friction coefficient is in good accordance with experimentally obtained results. Furthermore, the studies indicate that a consistent behaviour for the transition model is achieved when coupled with a turbulence model with sustained turbulence. en
dc.description.abstract Transitio on luonnossa yleisesti esiintyvä ilmiö, jossa laminaari rajakerrosvirtaus muuttuu turbulentiksi monimutkaisen prosessin aikana samalla muuttaen merkittävästi virtauksen ominaisuuksia. Transition ennustamisella on merkitys laskennallisessa virtausmekaniikassa, sillä tämä ilmiö esiintyy lähes kaikissa luonnollisissa virtauksissa ja virtauskoneissa. Nykyiset ajan suhteen keskiarvoistetuihin Navier-Stokes yhtälöihin perustuvat transition huomioivat laskentamallit rakentuvat kuitenkin perin monimutkaisten yhtälöiden varaan, täten hankaloittaen mallien implementoimista ja hienosäätöä erilaisiin virtaustilanteisiin. Tässä diplomityössä implementoidaan lupaava paikallisia korrelaatioita käyttävä yksi-yhtälö transitiomalli avoimeen lähdekoodiin perustuvaan OpenFOAM virtauslaskenta-ohjelmistoon. Lisäksi tähän toimenpiteeseen esitetään yksityiskohtainen tutoriaali, joka mahdollistaa mallin implementoinnin ohjelmistoon Linux-ympäristössä. Transitiomalli validoidaan standardeilla nolla-painegradientti tasolevy-tapauksilla. Tämän lisäksi transitiomallin toimintaa analysoidaan suorittamalla simulointeja erilaisilla pyörreviskositeetin suhteilla sekä vapaan virtauksen turbulenssin intesiteetin arvoilla tulovirtauksen reuna-ehdossa. Simulaatioiden tulosten perusteella voidaan todeta ennustetun transition ja pintakitkakertoimen vastaavan hyvällä tarkkuudella aikaisemmin esitettyjä kokeellisia tuloksia sekä mallilla suoritettuja tutkimuksia. Lisäksi analyysin tulokset viittaavat mallin kykenevän johdonmukaisempaan transition mallintamiseen tämän ollessa kytkettynä turbulenssimalliin, joka säilyttää virtauksen turbulenssin vakiona. fi
dc.format.extent 85+9
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Implementation of a one-equation local correlation-based transition model en
dc.title Paikallisiin korrelaatioihin perustuvan yksi-yhtälö transitiomallin implementointi fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword transition en
dc.subject.keyword LCTM en
dc.subject.keyword turbulence en
dc.subject.keyword OpenFOAM en
dc.subject.keyword CFD en
dc.subject.keyword RANS en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201710307347
dc.programme.major Virtausmekaniikka fi
dc.programme.mcode K3006 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Tuhkuri, Jukka
dc.programme Konetekniikan koulutusohjelma fi
local.aalto.electroniconly yes
local.aalto.openaccess yes


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account