AbstractsMathematics

There is large theoretical, experimental and numerical interest in studying boundary layers, which develop around any body moving through a fluid. The simplest of these boundary layers lead to the theoretical abstraction of a so-called Blasius boundary layer, which can be derived under the assumption of a flat plate and zero external pressure gradient. The Blasius solution is characterised by a slow growth of the boundary layer in the streamwise direction. For practical purposes, in particular related to studying transition scenarios, non-linear finite-amplitude states (exact coherent states, edge states), but also for turbulence, a major simplification of the problem could be attained by removing this slow streamwise growth, and instead consider a parallel boundary layer. Parallel boundary layers are found in reality, e.g. when applying suction (asymptotic suction boundary layer) or rotation (Ekman boundary layer), but not in the Blasius case. As this is only a model which is not an exact solution to the Navier-Stokes (or boundary-layer) equations, some modifications have to be introduced into the governing equations in order for such an approach to be feasible. Spalart and Yang introduced a modification term to the governing Navier-Stokes equations in 1987. In this thesis work, we adapted the amplitude of the modification term introduced by Spalart and Yang to identify the nonlinear states in the parallel Blasius boundary layer. A final application of this modification was in determining the so-called edge states for boundary layers, previously found in the asymptotic suction boundary layer ; Det finns stor teoretisk, experimentell och numerisk intresse för att studera gränsskikt som utvecklas runt varje kropp som rör sig genom en vätska. Det enklaste av detta gränsskikt leder till den teoretiska abstraktion av ett s.k. Blasius gränsskikt, som kan härledas under antagande av en plan platta utan externt tryckgradient. Blasius lösningen karakteriseras av en långsam tillväxt av gränsskiktet i strömningsriktningen. Av praktiska skäl, särskilt i samband med att studera övergångsscenarier, icke-linjära finita-amplitud tillstånd (“exact coherent state” på engelska), men även för turbulens, en stor förenkling av problemet kan nås genom att ta bort denna långsamma strömvis tillväxt, och istället överväga en parallell gränsskikt. Parallella gränsskikt finns i verkligheten, t.ex. vid sugning (asymptotisk sugningsgränsskiktet) eller rotation (Ekman gränsskiktet), men inte i Blasius fallet. Eftersom detta är bara en modell som inte är en exakt lösning på Navier-Stokes (eller gränsskikts) ekvationer, vissa ändringar måste införas i de styrande ekvation för att en sådan strategi ska vara genomförbart. Spalart och Yang infört en enkel ändring i Navier-Stokes ekvationer redan 1987. I detta examensarbete har vi anpassat amplituden av modifieringstermen att identifiera de icke-linjära tillstånd i det parallella Blasius gränsskiktet. Motivation av tillämpning av denna ändring var att fastställa de så kallade “edge states” för…