Modelling of heat transfer in computational fluid dynamics

Detta examensarbete behandlar strömningsmekaniska beräkningar (CFD) med avancerad modellering av värmetransport i turbulent strömning. Så kallad Explicit Algebraic Scalar Flux Modelling (EASFM) behandlas med, i förhållande till tidigare försök, förenklade modeller. Modellerna saknar alla former av väggdistansberoende, något som funnits i tidigare försök med denna typ av modellering. Resultaten med den modifierade EASFM-modellen verifierades med beräkningar av fullt utvecklad turbulent kanalströmning med värmetransport. Ett av de ursprungliga målen med examensarbetet, att implementera en EASFM-modell i FOI´s forskningskod (EDGE), kunde inte nås på grund av problem med numerisk stabilitet. Rapporten behandlar en analys av dessa problem och föreslår en lösning. Den numeriska noggrannheten hos EDGE vid analys av värmetransport, då mer standardmässiga modeller för värmetransport användes, utvärderades i ett fall av fullt utbildad turbulent kanalströmning. EDGE befanns vara relativt inexakt för kombinationen konstant väggtemperatur och låga Mach-tal vid analys av friktionen och värmeövergången vid väggarna i detta fall. Jämförelser mellan de två beräkningsprogrammen Fluent och EDGE samt mellan flera turbulensmodeller gjordes med hjälp av en plan jet där referensdata fanns i form av en DNS. Kända skillnader i modellernas beteende kunde observeras och även här var forskningskodens känslighet för låga Mach-tal tydlig medans Fluent bättre överensstämde med DNS-resultaten.