Faglig innhold

Fenomenologisk og teoretisk beskrivelse av turbulens, mikroskaler og integralskalaer. Reynolds dekomponering og midling. Homogen turbulens. Turbulente skjærstrømninger: grensesjikt, rørstrømning og stråler. Praktiske beregningsteknikker: integralmetoder, middelfeltmetoder og storskala eddy simulering. Turbulensmodellering: algebraiske modeller og transportmodeller. Eksempler på numeriske løsninger for interne og eksterne strømninger.

Læringsutbytte

Kunnskaper:
Etter fullført emne skal studenten ha kunnskap om:
- Fluidmekanikkens grunnlikninger. Kartesisk tensornotasjon.
- Dimensjonsløse likninger, Reynolds og Strouhal tall, skalaer for lengde og tid.
- Virvling og elementær virvlingsdynamikk.
- Karakteristiske egenskaper ved turbulens. Kolmogorovs mikroskalaer.
- 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 resultater fra 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.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger og skriftlige øvinger. Undervisningen gis på engelsk dersom studenter som ikke behersker norsk tar emnet. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

God kjenskap til Navier-Stokes ligninger, for eksempel fra emnet "Viskøse strømninger og grensesjikt".

Kursmateriell

Utdrag fra forskjellig faglitteratur samt deler F.M. White: "Viscous Fluid Flow", 4th edition, McGrawHill.