Sviluppo di un solutore numerico basato sul metodo dei contorni immersi per la simulazione alle grandi scale del flusso attorno a geometrie complesse

La simulazione numerica di flussi turbolenti attraverso, o attorno, geometrie complesse riveste un ruolo sempre più centrale in numerosi ambiti dell’ingegneria e della ricerca scientifica, dalla fluidodinamica, alla biomeccanica fino all'ingegneria aerospaziale. L’accurata simulazione di flussi turbolenti in presenza di geometrie intricate rappresenta una sfida significativa, poiché richiede modelli numerici capaci di catturare fenomeni estremamente complessi. In questo contesto il presente lavoro di tesi si focalizza sullo sviluppo e la validazione di un solutore numerico basato sul metodo dei contorni immersi (Immersed Boundary Method, IBM) per la simulazione alle grandi scale del flusso attorno a geometrie complesse. L'obiettivo principale è quello di valutare l'efficacia e l'accuratezza del metodo IBM, confrontando i risultati ottenuti con dati sperimentali disponibili in letteratura. Il solutore, basato sul codice Cans (Canonical Navier Stokes), è stato implementato adottando la metodologia Large Eddy Simulation (LES) con il modello di chiusura WALE (Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity) e sfruttando l’approccio WMLES (Wall-Modeled LES). Questa combinazione permette di simulare in maniera accurata le principali caratteristiche di un flusso turbolento come strato limite, separazione, ricircolo e strutture vorticose, anche in presenza di geometrie intricate, mantenendo contenuto il costo computazionale. Infine, è stata realizzata una simulazione dimostrativa del campo di moto attorno ad una corpo tozzo per evidenziare le potenzialità del codice sviluppato.