Faglig innhold

Dette emnet dekker avanserte områder innen turbulens. Studenten skal kjenne til de fundamentale egenskapene, samt utvikle forståelse for nåtidens utfordringer innen turbulens. Kurset tar utgangspunkt i Kolmogorovs grunnleggende arbeid, og går videre til avanserte emner gjennom fundamentale problemer som periodisk boksturbulens, grid turbulens, kanalstrømninger, rørstrømninger og grensesjikt. Emnet undervises på høsten i oddetallsår, dvs høst 2025, høst 2027, osv. Det vil ikke bli undervist høsten 2024.

Læringsutbytte

Kunnskap: •

• Turbulenskaskaden •
• Ligningen for turbulent kinetisk energi •
• Turbulensspektrum, structure function og hvordan disse skalerer •
• Kolmogorovs «lover» og likhetshypotese •
• Forventninger til hvordan turbulent kinetisk energi utvikler seg og avtar i forskjellige strømninger •
• Vanlige former av dimensjonsløse grupper i turbulens og betydningen av disse •
• Korrelasjoner i turbulente strømninger •
• Relevant lengde-, hastighet- og tidsenheter i forskjellige strømninger •
• Faktorer innen numeriske strømningsberegninger (DNS, LES) •
• Veggloven •
• Hastighets- og variansprofiler i strømninger bundet av vegger •
• Begrensinger rundt eksperimenter og simuleringer med høye Reynoldstall

Ferdigheter: •

• Identifisere turbulensspektrum, korrelasjoner og structure functions ved utseende •
• Forstå forskjellige dimensjonsløse grupper og deres funksjon innen turbulens •
• Forstå begrensningene ved eksperimenter og simuleringer, og hvordan optimalisere utførelsen av disse

Generell kompetanse: •

• Forberede korte presentasjoner i grupper •
• Lese journalartikler og diskutere innholdet •
• Diskutere og formulere presise spørsmål om avanserte vitenskapelige emner •
• Forstå vitenskapelig og publiserende prosesser

Læringsformer og aktiviteter

Undervisningen vil bestå av samlinger hver annen uke. Hver samling varer rundt tre timer. Hver samling inneholder en kort forelesningsdel, resten består av studentpresentasjoner og diskusjon. Mellom samlingene blir studentene gitt oppgaver, noen ganger i grupper, basert på utdelt litteratur. Oppgaven blir så presentert i påfølgende samling, og etterfulgt av diskusjon. Oppmøte og deltakelse i undervisningen er ikke obligatorisk. Ettersom samlingene er hovedformen for undervisning, og mesteparten av det faglige innholdet blir gitt her, vil det være vanskelig å bestå eksamen uten å delta. All undervisning gjennomføres på engelsk.

Forkunnskapskrav

En sterk bakgrunn i fluidmekanikk og et tidligere introduksjonskurs til turbulens (som inneholder Reynolds Averaged Navier-Stokes ligninger).

Kursmateriell

Notater fra forelesninger, studentoppgaver og gruppediskusjoner. Eksempler på artikler brukt tidligere (det er ikke nødvendigvis forventet at studentene leser alle):

• Kolmogorov (Dokl Akad Nauk SSSR, 1941a,b,c)
• Comte-Bellot & Corrsin (J Fluid Mech, 1966)
• Kim, Moin & Moser (J Fluid Mech, 1987)
• Lumley (Phys Fluids, 1992)
• Jiménez (Arbor, 2004)
• Smits, McKeon, Marusic (Ann Rev Fluid Mech, 2011)
• Valente & Vassilicos (J Fluid Mech, 2011)
• Krogstad & Davidson (J Fluid Mech, 2011)
• Marusic, Monty, Hultmark & Smits (J Fluid Mech, 2013)
• Hearst & Lavoie (J Fluid Mech, 2014)
• Vassilicos (Ann Rev Fluid Mech, 2015)
• Cardesa, Vela-Martín & Jiménez (Science, 2017)

I tillegg er følgende lærebok sterkt anbefalt for alle som ønsker å fortsette med studier av turbulens (ingen oppgaver/tekster vil bli hentet direkte fra denne):

• Pope (2000) Turbulent Flows, Cambridge University Press, UK.

Studiepoengreduksjon