Physics-based turbulence models for large-eddy simulation
| Promotie: | Dhr. M.H. (Maurits) Silvis |
| Wanneer: | 09 oktober 2020 |
| Aanvang: | 14:30 |
| Promotor: | prof. dr. ir. R.W.C.P. (Roel) Verstappen |
| Copromotor: | prof. dr. A.E.P. (Arthur) Veldman |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Betere wiskundige modellen voor turbulente stroming
Vloeistofstromingen zijn overal. Denk bijvoorbeeld aan rivieren, luchtstromingen in de atmosfeer en het bloed dat door onze aderen stroomt. De meeste vloeistofstromingen zijn zeer chaotisch, oftewel turbulent, terwijl het voorspellen van hun gedrag cruciaal is voor veel toepassingen, waaronder het ontwerpen van auto's, boten en vliegtuigen. Echter, het nauwkeurig voorspellen van turbulente stromingen is zeer uitdagend, omdat computers niet genoeg geheugen hebben om alle stromingsdetails op te slaan.
Maurits Silvis past in zijn promotieonderzoek daarom een methode toe die large-eddy-simulatie heet. Bij deze methode worden de grote wervels (eddies) in stromingen direct berekend, terwijl kleine wervels beschreven moeten worden met turbulentiemodellen. De vraag die hij onderzocht is: hoe maak je op natuurkunde gebaseerde turbulentiemodellen, die de wis- en natuurkundige eigenschappen van stromingen respecteren?
Om deze vraag te beantwoorden volgt Silvis een systematische aanpak, wat een stelsel van eisen oplevert voor het maken van op natuurkunde gebaseerde turbulentiemodellen. Met behulp van deze eisen laat hij zien dat bestaande turbulentiemodellen niet alle eigenschappen van stromingen respecteren. Ook illustreert hij hoe nieuwe, op natuurkunde gebaseerde turbulentiemodellen met gewenste eigenschappen systematisch gecreëerd kunnen worden.
Vervolgens past Silvis het stelsel van eisen toe om een nieuw turbulentiemodel voor roterende stromingen te ontwikkelen en laat zien dat dit model veel eigenschappen van stromingen respecteert en uitstekende voorspellingen van roterende stromingen geeft. Ook toont hij aan dat deze voorspellingen net zo goed zijn als, of zelfs veel beter dan, voorspellingen van bestaande turbulentiemodellen. Zijn werk kan dus helpen bij het verbeteren van voorspellingen van roterende en niet-roterende turbulente stromingen.
Maurits Silvis verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Technische Mechanica en Numerieke Wiskunde van het Bernoulli Instituut met financiering via NWO. Hij werkt nu als softwareontwikkelaar bij beQualified, Frankfurt am Main, Duitsland.