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Detached-Eddy Simulation of Shock Wave/Boundary-Layer Interactions in a Planar Transonic Nozzle

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1.1. Shock Wave/Bounday-Layer Interactions In this chapter some notions about the physical phenomenon of SWBLI are proposed, followed by an essential survey of the problematics encountered in real rocket nozzles, always with an eye to the state of the art of the used approaches that can be found in literature. In the third section a presentation of the studied case is provided, with attention to the peculiarities of the numerous past studies and in the end an overview of the thesis organization is given to the reader. 1.1 Shock Wave/Bounday-Layer Interactions The presence of an adverse pressure gradient in a supersonic flow alters the features of the turbulent boundary layer, since the higher-pressure level is accounted thanks to a shock wave system. When the strength of the adverse pressure gradient or equivalently of the generated shock is enough, the kinetic energy of the fluid particles is transformed into potential energy at such a point that the particles that have lower velocity are stopped or even forced to flow in the reverse direction: the inviscid outer flow imposes a pressure gradient that cannot be negotiated leading to separation. At the separation point the wall shear stress becomes zero, being the flow either subsonic or supersonic. For a two-dimensional boundary layer where y is the direction normal to the wall and u is the parallel to wall velocity, one has at the onset of separation w = @u @y w = 0 (1.1) where is the molecular viscosity as will be described better in ch.2 and the w subscript indicates that the quantities are evaluated on the wall. Considering the momentum equation in wall-parallel direction and the non-slip condition 1 for an arbitrary point on the wall it is possible to demonstrate that @ 2 u @y 2 w = @p w @x (1.2) and using (1.1), since @ 2 u @y 2 has to be positive at the separation point, in order to have separation there has to be an adverse pressure gradient. Figure 1.1: Scheme of the formation of a separated flow over a body with curvilinear generatrices. 1 See ch.2 for further details. Giacomo Della Posta 2
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Informazioni tesi

  Autore: Giacomo Della Posta
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2016-17
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Aeronautica
  Relatore: Matteo Bernardini
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 179

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Parole chiave

wavelet transform
shock wave/boundary-layer interactions
overexpanded nozzle
detached-eddy simulation

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