Numerical Solution of the Three-dimensional Compressible Flow

Abstract

Title: Numerical Solution of the Three-dimensional Compressible Flow Author: Martin Kyncl Department: Department of Numerical Mathematics Supervisor: Doc. RNDr. Jiří Felcman, CSc. Abstract: This thesis deals with a fluid flow in 3D in general. The system of the equations, describing the compressible gas flow, is solved numerically, with the aid of the finite volume method. The main purpose is to describe particular boundary conditions, based on the analysis of the incomplete Riemann problem. The analysis of the original initial-value problem shows, that the right hand-side initial condition, forming the Riemann problem, can be partially replaced by the suitable complementary condition. Several modifications of the Riemann problem are introduced and analyzed, as an original result of this work. Algorithms to solve such problems were implemented and used in code for the solution of the compressible gas flow. Numerical experiments documenting the suggested methods are performed. Keywords: compressible fluid flow, the Navier-Stokes equations, the Euler equations, boundary conditions, finite volume method, the Riemann problem, numerical flux, tur- bulent flow

Název práce: Numerické řešení třírozměrného stlačitelného proudění Autor: Marin Kyncl Katedra: Katedra numerické matematiky Vedoucí disertační práce: Doc. RNDr. Jiří Felcman, CSc. Abstrakt: Tato práce se zabývá řešením proudění tekutin ve třídimenzionálním pros- toru. Systém rovnic popisující toto proudění je zde řešen numericky, s použitím metody konečných objemů. Hlavním účelem bylo popsat konstrukci okrajových podmínek za- ložených na řešení neúplného Riemannova problému. Z analýzy původního problému je zřejmé, že pravostranná počáteční podmínka může být částečně nahrazena vhodnou do- plňkovou podmínkou. Několik těchto modifikací Riemannova problému je ukázáno a řešeno. To je také původní výsledek této práce. Algoritmy pro řešení uvedených lokálních úloh byly naprogramovány a použity při numerickém řešení rovnic pro proudění stlačitelného plynu. Numerické příklady jsou přiloženy. Klíčová slova: stlačitelné proudění, Navier-Stokesovy rovnice, Eulerovy rovnice, okrajové podmínky, metoda konečných objemů, Riemannův problém, numerický tok, turbulentní proudění