Inclusion of a two-equation turbulence model in the Navier-Stokes solver FINFLO-SHIP
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Author
Date
2000
Department
Major/Subject
Mekaniikka
Mcode
Mat-5
Degree programme
Language
en
Pages
108
Series
Abstract
FINFLO-SHIP ohjelmiston kehitystyö tähtää työkaluun, jota voidaan käyttää laivasuunnittelussa. Kyseinen ohjelma ratkaisee numeerisesti Reynolds keskiarvotettuja Navier-Stokesin yhtälöitä. Turbulenssimallinnukseen käytetään joko algebrallista tai kahden yhtälön mallia. Tässä työssä on tutustuttu virtausratkaisijan FINFLO-SHIP rakenteeseen. Ohjelman sisältämistä numeerisista menetelmistä on kirjoitettu yhteenveto. Lisäksi työssä on tutustuttu niin kutsuttuihin turbulenssin pyörreviskositeettimalleihin. Työn soveltavana osana k-omega-SST (shear-stress transport) malli on sisällytetty FINFLO-SHIP:iin. k-omega-SST malli on kaksiyhtälö turbulenssimalli, jossa kaksi osittaisdifferentiaaliyhtälöä ratkaistaan turbulenssisuureille turbulenssin kineettinen energia, k, ja kineettisenenergian dissipaatio teho energiayksikköä kohti, omega . Tällä hetkellä k-omega-SST malli näyttää olevan selkeästi muita kahden yhtälön malleja parempi. Koska laivavirtauksessa esiintyy monia hankalia ilmiöitä, kehittyneiden turbulenssimallien sisällyttäminen FINFLO-SHIP:iin on tärkeä osa ohjelmiston kehitystyötä. k-omega-SST malli oli jo implementoitu Aerodynamiikan laboratorion FINFLO-versioon. Kuitenkin näiden kahden FINFLO-version välillä on selviä eroavaisuuksia. Tämän vuoksi k-omega-SST mallin implementointia ei voitu suoraan siirtää versiosta toiseen, vaan lähdekoodi oli ensin tutkittava huolellisesti. Uuden turbulenssimallin implementoinnin verifioimiseksi on laskettu kolme testitapausta. Kahden ensimmäisen testin tulokset ovat hyvin lähellä sekä Aerodynamiikan laboratoriossa laskettuja tuloksia että mittaustuloksia. Toisessa testitapauksessa esiintyy painegradientista aiheutuva virtauksen irtaantuminen ja uudelleenkiinnittyminen. Tässä tapauksessa uuden turbulenssimallin tuoma parannus tulee esille. Kolmas testitapaus oli laivan runko, HSVA-1 tankkeri. Tässä tapauksessa tulokset eivät olleet niin hyviä. Kuitenkin ilmeni, että vika ei liity uuteen turbulenssimalliin, vaan jokin muun osa ratkaisualgoritmia ei ole kunnossa. Ohjelman tarkemman verifioinnin ei katsottu kuuluvan tämän työn piiriin.Description
Supervisor
Salonen, Eero-MattiThesis advisor
Hellsten, AnttiMatusiak, Jerzy
Keywords
CFD, CFD, turbulence, turbulenssi, k-omega model, k-omega malli, FINFLO, FINFLO
