Turbulente strømninger

Fenomenologisk og teoretisk introduksjon til turbulens og relevante lengde skalaer. Reynolds dekomponering og midling. Homogen turbulens. Turbulente skjærstrømninger: grensesjikt, stråler og bakevjer. Introduksjon til turbulensmodellering: algebraiske modeller og transportmodeller. Praktiske eksempler med turbulent strømningsdata.

Kunnskaper:

Etter fullført emne skal studenten ha kunnskap om:

• Fluidmekanikkens grunnlikninger.
• Kartesisk tensornotasjon.
• Dimensjonsløse likninger, Reynolds tall, skalaer for lengde og tid.
• Virvling og elementær virvlingsdynamikk.
• Karakteristiske egenskaper ved turbulens og relevante lengde skalaer.
• Reynolds dekomponering, Reynolds-midlet Navier-Stokes likning (RANS).
• Balanselikninger for middelstrømmen og turbulensens kinetiske energi.
• Turbulens nær faste flater. Middelhastighetsprofil. Grensesjiktlikninger.
• Frie turbulente skjærstrømninger. Forenklede bevegelseslikninger. Selvbevaringsprinsippet.
• Turbulensmodellering. Eddy-viskositet, blandingsvei, to-likningsmodeller, Reynolds-spennings modeller.
• Statistisk beskrivelse: momenter, korrelasjoner, spektra.
• Direkte numerisk simulering (DNS) og storskala-eddy simulering (LES).

Ferdigheter:

Etter fullført emne skal studenten ha ferdigheter om:

• Vurdering av turbulente strømningssituasjoner.
• Bruk av likedannethets løsninger for frie skjærstømninger (stråler, wakes, etc).
• Valg av turbulensmodell for numerisk strømningsanalyse (CFD).
• Vurdere og tolke eksperimentelle måledata.

Generell kompetanse:

Etter fullført emne skal studenten ha kompetanse om:

• Teorien for turbulent strømning av væsker og gasser (fluider).
• Forståelse av turbulente strømningstilfeller.

Forelesninger, skriftlige øvinger, et CFD-prosjekt og en labratorieøving. Forelesninger og aktiviteter gis på engelsk. Eksamen gis bare på engelsk. Studentene kan besvare skriftlige vurderinger på norsk eller engelsk.