Large-Eddy simulation of an anabatic wind on an idealised geometry

La presente tesi propone una simulazione numerica Large-Eddy Simulation (LES) con Near-Wall Resolution (NWR) in OpenFOAM di un flusso anabatico all'interno di una geometria semplificata. Il caso proposto consiste nella riproduzione del flusso che si instaura al di sopra di un piano inclinato di 30°, liscio e infinitamente esteso, avendo imposto una buoyancy costante sulla superficie, il numero di Grashof Gr=2.1x10^11 e il numero di Prandtl Pr=1. La prima parte del lavoro offre una panoramica dei principali aspetti caratterizzanti la fluidodinamica computazionale e utili a fornire un contesto teorico per il caso presentato. In particolare, si descrivono i fondamenti del metodo di discretizzazione ai volumi finiti impiegato in OpenFOAM. Con l'intento di mostrare le principali motivazioni che giustificano l'introduzione dell'approccio LES, si forniscono le basi della teoria della turbolenza di Kolmogorov. La discussione del metodo LES viene conclusa con la presentazione del modello di Smagorinsky, impiegato nella simulazione. La seconda parte si focalizza sull'esposizione del caso simulato. Una volta introdotte le equazioni che governano il sistema, si forniscono i dettagli delle impostazioni della simulazione, esponendo le modifiche apportate al solutore. Attraverso i grafici prodotti, la simulazione viene validata tramite il confronto con i risultati dalla DNS effettuata da Giometto et al. (2017). Contestualmente, si offre una discussione dei risultati dal punto di vista fisico, individuando le principali proprietà delle componenti medie e della turbolenza, nonchè mostrando le strutture che caratterizzano istantaneamente il moto.