Implementación del modelo de turbulencia de Spalart-Allmaras en un esquema explícito de Taylor-Galerkin para flujos compresibles

Abstract

Trabajos previos de diferentes autores han demostrado que, en el contexto del método de elementos finitos (MEF), el esquema de Taylor-Galerkin (T-G) resulta particularmente adecuado para la solución de flujos compresibles en régimen supersónico o transónico que involucran ondas de choque. En particular los autores de este artículo han aplicado este esquema utilizando elementos finitos hexaédricos con evaluación analítica de las matrices de elemento, en conjunto con una técnica de captura de choque para la solución de flujos aerodinámicos compresibles, viscosos y no viscosos. Sin embargo, no son abundantes las referencias de la utilización de este método para simular flujos compresibles turbulentos utilizando el método de elementos finitos. El objetivo de este trabajo es mostrar la implementación del modelo de turbulencia de Spalart-Allmaras (S-A) en el algoritmo de Taylor- Galerkin y explorar el desempeño del mismo.

Previous works by different authors has shown that, in the context of finite element method (FEM), the Taylor-Galerkin (T-G) scheme is particularly suitable for the solution of compressible flows in supersonic or transonic regime involving shock waves. The authors of this article have applied this scheme using hexahedral finite elements with analytical evaluation of the element matrices, together with a shock capture technique for the solution of compressible, viscous and non-viscous aerodynamic flows. However, references to the use of this method to simulate turbulent compressible flows using the finite element method are not abundant. The objective of this paper is to show the implementation of the Spalart-Allmaras (S-A) turbulence model in the Taylor-Galerkin algorithm and to explore its performance.