Cartesian grid methods for turbulent flow simulation in complex geometries

Reeds in 1822 en 1845 werden door Navier en Stokes de vergelijkingen geformuleerd waaraan stroming van vloeistoffen en gassen voldoet. Deze vergelijkingen, die de Navier-Stokes vergelijkingen genoemd worden, beschrijven alle stromingsproblemen, bijvoorbeeld in de chemische industrie (grote mixers bijv.), biomedische toepassingen (bloedstroming door aderen), maritieme en offshore engineering (bijv. vaarweerstand van schepen en
overslaande golven op schepen) en de automobiel-/luchtvaartindustrie (verbranding in motoren, climate control in auto’s/cabines, aerodynamica). Er is echter een probleem: slechts in zeer eenvoudige gevallen zijn de Navier-Stokes vergelijkingen exact op te lossen. In de meeste gevallen is het alleen mogelijk de oplossing te benaderen met behulp van de computer. Dit heeft het vakgebied numerieke stromingsleer opgeleverd. Alhoewel er al in de zeventiger jaren methoden bestonden om complexe stromingsproblemen numeriek op te lossen, hebben alle numerieke methoden ´e´en grote beperking, en die schuilt in de geheugen grootte en rekencapaciteit van de computers. Het kan maar zo zijn dat het berekenen van een complexe stroming honderdduizend jaar blijkt te vergen. Gelukkig is het niet nodig om zo lang op het antwoord te wachten, want computers worden steeds sneller en tegelijkertijd werken wiskundigen eraan om de numerieke methoden steeds sneller te maken. Van dit laatste is ook dit proefschrift een voorbeeld.