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Introduction to turbulent flows
01TSZRW
A.A. 2020/21
Course Language
Inglese
Degree programme(s)
Doctorate Research in Ingegneria Civile E Ambientale - Torino
Course structure
| Teaching | Hours |
|---|---|
| Lezioni | 15 |
Lecturers
| Teacher | Status | SSD | h.Les | h.Ex | h.Lab | h.Tut | Years teaching |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Manes Costantino | Professore Associato | CEAR-01/A | 15 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Co-lectures
Context
| SSD | CFU | Activities | Area context | *** N/A *** |
|---|
Lo scopo del corso è quello di fornire un’introduzione alla teoria della turbolenza e alla sua applicazione per la soluzione di problemi ingegneristici, soprattutto in ambito civile ed ambientale.
The aim of the course is to provide an introduction to turbulence theory and its application to tackle engineering -problems, especially within the remit of Civil and Environmental Engineering
Nessuno
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Teoria della turbolenza
Concetti generali (cos’è la turbolenza?).
Equazioni del moto (conservazione di massa e quantità di moto).
Non-linearità ed irregolarità.
Se esiste una teoria della turbolenza allora è una teoria statistica!
Il concetto di media: media di insieme, media temporale, ergodicità
Statistiche di turbolenza rilevanti (media, varianza, covarianza)
Equazioni del moto medio: conservazione di massa e quantità di moto; introduzione al problema della chiusura
Energia cinetica del moto medio e turbolenta
Conservazione dell’energia cinetica del moto medio e turbolento; interpretazione fisica dei termini;
Fenomenologia della turbolenza secondo Richardson e Kolmogorov.
Ancora un po' di statistica: funzioni di correlazione e spettri;
Energy spectrum function, legge -5/3 di Kolmogorov.
Spettri 1-D. Ipotesi di Taylor.
Uno sguardo alle tecniche modellistiche
Modelli Eddy-viscosity
Modelli Reynolds stress
Concetti base relativi a LES e DNS.
Flussi turbolenti
Flussi liberi: scie, getti, strati di mescolamento;
Turbolenza di parete.
Turbolenza in correnti a pelo libero
Peculiarità delle correnti a pelo libero: grandi scabrezze, fondo permeabile e mobile, presenza della superficie libera.
Correnti secondarie e cascata di energia inversa.
Larghe scale di moto: un mistero?
Perché un ingegnere deve conoscere la turbolenza?
Alcuni esempi di applicazioni e aneddoti
Turbulence theory
General concepts (what is turbulence?).
Equations of motion (momentum and mass conservation).
Non-linearity and irregularity
If a theory of turbulence exists, it is a statistical theory!
Concepts of averaging
Relevant velocity statistics
Equation of the mean flow (mass and momentum conservation).
Mean Kinetic Energy (MKE) and Turbulent Kinetic Energy (TKE)
Budget equations for MKE and TKE: physical interpretation of the terms
Turbulence phenomenology according to Richardson and Kolmogorov
Some more stats: correlation functions and spectra.
Energy spectrum function, “-5/3” law by Kolmogorov.
1-D spectra. Taylor’s hypothesis
A glimpse on turbulence modelling
Eddy viscosity models
Reynolds stress models
Basic concepts about LES and DNS
Turbulent flows
Free shear flows
Wall turbulence (pipe, channel and boundary layers)
Turbulence in open channel flows
Peculiarities of OCF turbulence: low submergence, erodible and permeable beds and the presence of a free surface
Secondary currents and inverse energy cascade
Large-scale motions: a mistery?
Why engineers should know about turbulence theory?
Some examples of applications and some anecdotes.
A distanza in modalità sincrona
On line synchronous mode
Presentazione report scritto
Written report presentation
P.D.2-2 - Maggio
P.D.2-2 - May