Turbulens - teori och modellering
Turbulence - Theory and Modelling

MVKN90F, 7,5 högskolepoäng

Gäller från och med: Höstterminen 2019
Beslutad av: Anders Gustafsson / FUN
Datum för fastställande: 2019-10-26

Allmänna uppgifter

Avdelning: Inst för energivetenskaper
Kurstyp: Gemensam kurs, avancerad nivå och forskarnivå
Kursen ges även på avancerad nivå med kurskod: MVKN90
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Kursens syfte är att ge en grundläggande teoretisk kunskap om turbulens samt turbulensmodellers uppbyggnad och applicerbarhet. Dessutom avser kursen ge färdighet i att analysera turbulenta strömningar. Dessa kunskaper skall vara tillräcklig för att förstå bakgrunden till turbulensmodeller och att för ett givet strömningsfall kunna välja lämplig modell.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna beskriva de fyskikaliska mekanismerna vid övergången från laminär till turbulent strömning för ett enkelt strömningsfall
• kunna förklara Kolmogorovs teori, de bakomliggande antagandena och teorins giltighet
• kunna redogöra för de olika grundtyperna av turbulensmodeller med avseende på fysikalisk bakgrund, antaganden samt applicerbarhet på olika strömningsfall
• kunna från ett fenomenologiskt perspektiv bedöma om en strömning är turbulent
• kunna förklara för ämnet viktiga och grundläggande begrepp
• kunna beskriva turbulensens karaktär i olika typer av strömning med avseende på turbulensens egenskaper och utveckling, samt förklara hur skillnaden mellan dessa strömningstyper återspeglas i modelleringen

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna analysera ett strömningsfall och föreslå en metod för numerisk simulering med avseende på ingående ekvationer, möjliga förenklingar och val av lämplig turbulensmodell samt jämföra med en alternativ metod
• kunna kritiskt granska och bedöma rimligheten hos resultat från simulering av turbulenta strömningar

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna aktivt deltaga i diskussioner kring inom ämnet relevanta problem
• kunna i tal och skrift presentera i en teknisk rapport innehållande analyser och val av turbulensmodell

Kursinnehåll

Kursen omfattar grundläggande teori för turbulent strömning, övergången mellan laminär och turbulent strömning samt det fysikaliska grunderna för olika typer av turbulensmodeller. Turbulensteoridelen innefattar statistisk och fenomenologisk beskrivning av turbulens, Kolmogorovs hypoteser samt väggbunden och väggfri skjuvströmning. Vidare behandlas homogen och isotrop turbulens, samt anisotropi och turbulens i olika typer av strömning. I modelleringsdelen tas de vanligaste typerna av turbulensmodeller upp, dvs. turbulensmodeller baserade på de Reynolds-medelvärderade ekvationerna och Large Eddy Simulering. Den fysikaliska bakgrunden och effekten av olika antaganden diskuteras. Även den matematiska beskrivningen behandlas, medelvärdesbildningar av de grundläggande ekvationerna, samt härledning av de extra ekvationer som förekommer.

Kurslitteratur

Pope, S. B: Turbulent Flows. Cambridge University Press, 2003. ISBN 0521598869.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, seminarier, laborationer, övningar, projekt

Kursens examination

Examinationsformer: Muntlig tentamen, skriftlig rapport, inlämningsuppgifter, seminarieföredrag av deltagarna. De obligatoriska inlämningsuppgifterna och laborationerna redovisas skriftligt enskilt. Projektuppgiften redovisas både skriftligt i form av en rapport och muntligt vid ett seminarium, där aktivt deltagande vid övriga presentationer också krävs. Därutöver kärvs att hålla ett seminarium kring ett specifikt ämne från kursen. För godkänt krävs att alla obligatoriska moment dvs. inlämningsuppgifter, laborationer, projektuppgift, seminarium och muntlig tentamen är godkända.
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förkunskapskrav: Grundläggande kurs i strömningsmekanik
Förutsatta förkunskaper: Matematik motsavrande det som ges vid civilingenjörsprogram i maskinteknik

Övrig information

Kursansvarig: prof. Johan Revstedt, johan.revstedt@energy.lth.se, 046-2224302

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvarig: Johan Revstedt <johan.revstedt@energy.lth.se>
Hemsida: http://www.fm.energy.lth.se/english/education/courses/turbulence-theory-and-modelling-mvkn90/