The overarching aim of this thesis is to enable accurate simulations of high-Reynolds-number wall-bounded flows, representative of those encountered in realistic engineering applications. Achieving this goal requires progress on several fronts, ranging from methodological developments to computational considerations and the application of simulations to relevant flow configurations.

First, advances are made in numerical techniques for scale-resolving simulations of wall-bounded turbulence. New methods are introduced that allow turbulent boundary layers to be simulated efficiently at arbitrarily high Reynolds numbers and sustained over long physical times. In addition, existing turbulence inflow generation approaches are assessed with particular emphasis on their suitability for aeroacoustic predictions, where a physically consistent representation of turbulent structures is essential.

Second, the ability of scale-resolving simulations to exploit emerging computing architectures is investigated. In particular, the sensitivity of such simulations to reduced-precision arithmetic, a feature increasingly common in modern high-performance computing hardware, is systematically evaluated. This provides insights into the accuracy–efficiency trade-offs that can be expected as computational platforms evolve.

Finally, the methods are applied to canonical but engineering-relevant test cases that combine fundamental physical interest with practical significance. Direct numerical simulations are carried out for flow over the Boeing speed bump and for a drone rotor at moderate Reynolds numbers. For the Boeing speed bump, a detailed analysis of boundary-layer dynamics is performed, providing new insights into the interaction between geometry-induced pressure gradients and turbulent structures. The drone rotor simulations, in turn, represent a first step toward applying scale-resolving methods to realistic aerodynamic configurations where both performance and noise are of interest.

Overall, the contributions of this thesis span algorithmic development, computational assessment, and application to canonical test cases, thereby laying the foundation for scale-resolving simulations of wall-bounded turbulence at conditions directly relevant to engineering design.

Det övergripande målet med denna avhandling är att möjliggöra noggranna simuleringar av väggbundna strömmar vid höga Reynolds-tal, representativa för de förhållanden som återfinns i verkliga ingenjörstillämpningar. För att uppnådetta krävs framsteg på flera områden, från metodutveckling till datoranpassning och tillämpning på relevanta strömningsfall.

För det första presenteras nya numeriska metoder för skalanupplösande simuleringar av väggbunden turbulens. Dessa metoder gör det möjligt att på etteffektivt sätt simulera turbulenta gränsskikt vid godtyckligt höga Reynolds-tal och att upprätthålla simuleringarna under långa tidsperioder. Vidare utvärderas befintliga inflödesmetoder för turbulens med särskilt fokus på deras lämplighet för aeroakustiska prediktioner, där en fysiskt konsekvent representation av turbulenta strukturer är avgörande.

För det andra undersöks skalanupplösande simuleringars förmåga att utnyttjanya beräkningsarkitekturer. I synnerhet analyseras känsligheten hos dessasimuleringar för reducerad numerisk precision, en egenskap som blir allt vanligare i modern högprestandaberäkning. Detta ger viktiga insikter i av vägningen mellan noggrannhet och beräkningseffektivitet vid framtida beräkningsplattformar.

Slutligen tillämpas metoderna på kanoniska men ingenjörsrelevanta fall som kombinerar fundamentalt fysikaliskt intresse med praktisk betydelse. Direkta numeriska simuleringar genomförs för strömning över en Boeing speed bump samt för en drönarrotor vid måttliga Reynolds-tal. För Boeing speed bump analyseras gränsskiktets fysik i detalj, vilket ger nya insikter om samspelet mellan geometriinducerade tryckgradienter och turbulenta strukturer. Simuleringarnaav drönarrotorn utgör i sin tur ett första steg mot att tillämpa skalanupplösande metoder på realistiska aerodynamiska konfigurationer där både prestanda ochbuller är av intresse.

Sammanfattningsvis spänner avhandlingens bidrag från metodutveckling och datorarkitektoniska utvärderingar till tillämpning på kanoniska testfall. Därmed läggs en grund för skalanupplösande simuleringar av väggbunden turbulens under förhållanden som är direkt relevanta för ingenjörsmässig design.