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Author: Beretta Stefano
Title: Studio di uno schema numerico per la simulazione di un cilindro oscillante in una corrente fluida a bassi numeri di Reynolds
Date: Wednesday 25th July 2007
Advisor: Formaggia, L.
Advisor II: Nobile, F.
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Abstract: Questo lavoro si concentra sulla risoluzione numerica delle eq. di Navier-Stokes incomprimibili bi-dimensionali attorno al cilindro libero di muoversi lungo la direzione trasversale rispetto alla corrente fluida. Viene considerato sia il caso di moto oscillatorio forzato che il caso di moto libero per un cilindro supportato elasticamente. Per la risoluzione delle eq. di Navier-Stokes viene utilizzato un metodo a passi frazionati di tipo algebrico, recentemente proposto in [18] combinato con una stabilizzazione di tipo penalizzazione interna . Il risolutore numerico è stato implementato utilizzando la libreria di FreeFem++, concentrandosi solo su regimi di Reynolds al di sotto del regime di transizione dello shear layer. Vengono infine presentati numerosi casi test di oscillazioni libere e forzate di un cilindro in regime di sincronizzazione in frequenza (lock-in). Parole chiave: geometria cilindrica, eq. di Navier-Stokes incomprimibili, metodo di Yosida, cilindro libero o forzato, FreeFem++, stabilizzazione, V.I.V This work is centered on the numerical resolution of two-dimensional incompressible Navier-Stokes equations around the cylinder, which is free to move in a transverse direction respect of the stream of the fluid. It has been considered both the case of forced motion and the case of free motion of a elastically connected cylinder. For the resolution of the Navier-Stokes equations, it has been used an algebraic fractional step method, recently proposed in [18], matched with an interior-penalty stabilization s type. The numerical solver is programmed using FreeFem++ s libraries, paying attenction only to Reynolds regimes below the shear layer transition one. Also are presented various test-cases of both free oscillation and forced one of a cylinder in a regime of frequency sincronization (lock-in regime). Keywords: circular geometry, incompressible Navier-Stokes eq., Yosida method, cylinder free or forced, FreeFem++, stabilization, V.I.V..