×

高雷诺数流动方法的模块化非线性滤波器稳定性。 (英语) Zbl 1294.76197号

小结:使用滤波器进行稳定的目的是建模并提取由于非线性将已分辨尺度分解为未分辨尺度而导致的已分辨尺度能量损失。这个过程是高度非线性的,但目前的模型使用线性滤波器来选择将被阻尼的涡流。在本报告中,我们首次考虑非线性滤波器,该滤波器基于非线性在实际流动问题中的作用知识,选择涡流进行阻尼(模拟击穿)。非线性滤波器的特殊形式便于在滤波过程中融入更多知识,其计算复杂度与计算类似形式的线性滤波器相当。然后,我们分析了Navier-Stokes方程基于非线性滤波器的稳定性。我们对这一过程中的数值扩散和误差进行了精确分析。

MSC公司:

76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
65平方米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法

软件:

自由Fem++
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] Adams,N.A.,Leonard,A.:模拟冲击-湍流相互作用的子网格尺度反褶积。摘自:Voke,P.、Sandham,N.D.、Kleiser,L.(编辑)《直接和大涡模拟III》,第201页。多德雷赫特·克鲁沃(1999)
[2] Adams N.A.,Stolz S.:冲击捕捉的亚脊尺度反褶积方法。计算杂志。物理学。178, 391–426 (2002) ·Zbl 1139.76319号 ·doi:10.1006/jcph.2002.7034
[3] Adams,N.A.,Stolz,S.:大涡模拟中亚脊尺度近似的反褶积方法。湍流的现代模拟策略。R.T.Edwards(2001)
[4] Baker,G.:Navier-Stokes方程的Galerkin近似。技术报告。哈佛大学,1976年8月
[5] Barbato D.、Berselli L.C.、Grisanti C.R.:理性大涡模拟模型的分析和数值结果。数学杂志。流体力学。9, 44–74 (2007) ·Zbl 1151.76414号 ·doi:10.1007/s00021-006-0191-0
[6] Berselli L.C.:关于泰勒-格林涡的大涡模拟。数学杂志。流体力学。7,S164–S191(2005)·Zbl 1067.76049号 ·doi:10.1007/s00021-005-0152-z
[7] Berselli L.C.、Iliescu T.、Layton W.:大涡模拟。施普林格,柏林(2004)
[8] Betchov R.:半各向异性湍流和螺旋流。物理学。流体。4, 925–926 (1961) ·doi:10.1063/1.1706426
[9] Borggaard J.、Iliescu T.、Roop J.P.:有界人工粘性大涡模拟模型。SIAM J.数字。分析。47, 622–645 (2009) ·Zbl 1391.76202号 ·doi:10.1137/060656164
[10] Boyd J.P.:关于Chebyshev和Legendre谱和谱元方法的滤波的两个评论:保留边界条件和将滤波器解释为扩散。J.计算。物理学。143, 283–288 (1998) ·Zbl 0920.65046号 ·doi:10.1006/jcph.1998.5961
[11] Brenner S.,Scott L.R.:有限元方法的数学理论。柏林施普林格(1994)·Zbl 0804.65101号
[12] Chorin A.J.:Navier-Stokes方程的数值解。数学。计算。22, 745–762 (1968) ·兹比尔0198.50103 ·doi:10.1090/S0025-5718-1968-0242392-2
[13] Connors J.,Layton W.:关于有限元方法加上时间松弛的准确性。数学。计算。79, 619–648 (2009) ·Zbl 1201.65168号 ·doi:10.1090/S0025-5718-09-02316-3
[14] Doering C.,Foias C.:体力湍流中的能量耗散。J.流体力学。467, 289–306 (2002) ·Zbl 1029.76025号 ·doi:10.1017/S0022112002001386
[15] Dunca,A.:存在墙时的空间平均Navier-Stokes方程。匹兹堡大学博士论文(2004)·Zbl 1096.35101号
[16] Dunca,A.:湍流形状优化算法的研究。报告ANL/MCS-P1101-1003,阿贡国家实验室。http://www-fp.mcs.anl.gov/division/publications网站 (2002)
[17] Dunca A.,Epshteyn Y.:关于Stolz-Adams去卷积LES模型。SIAM J.数学。分析。37, 1890–1902 (2006) ·Zbl 1128.76029号 ·doi:10.1137/S0036141003436302
[18] Ervin V.,Layton W.,Neda M.:流体高阶时间松弛模型的数值分析。国际期刊数字。分析。模型。4, 648–670 (2007) ·兹比尔1242.76061
[19] Ervin,V.,Layton,W.,Neda,M.:演化方程基于滤波器稳定化的数值分析。技术报告,TR-MATH 10-01。http://www.mathematics.pitt.edu/research/technical-reports.php (2010) ·Zbl 1255.76021号
[20] Fischer P.,Mullen J.:基于滤波器的光谱元素方法稳定性。C.R.学院。科学。巴黎332(1),265(2001)·Zbl 0990.76064号 ·doi:10.1016/S0764-4442(00)01763-8
[21] Gunzburger M.D.:粘性不可压缩流的有限元方法——理论、实践和算法指南。纽约学术出版社(1989)
[22] Galdi G.P.:数学流体动力学讲座。Birkhäuser-Verlag,波士顿(2000年)
[23] Galdi G.P.:Navier-Stokes方程数学理论简介,第一卷,Springer,柏林(1994)·兹比尔0949.35004
[24] Garnier E.、Adams N.、Sagaut P.:可压缩流动的大涡模拟。柏林施普林格出版社(2009)·Zbl 1179.76005号
[25] Germano M.:椭圆型微分滤波器。物理学。流体291757-1758(1986)·Zbl 0647.76042号 ·doi:10.1063/1.865650
[26] Girault V.,Raviart P.-A.:Navier-Stokes方程的有限元近似。柏林施普林格(1979)·Zbl 0413.65081号
[27] Green A.E.,Taylor G.I.:大漩涡产生小漩涡的机制。程序。R.Soc.A 158、499–521(1937年)·doi:10.1098/rspa.1937.0036
[28] Guenanff,R.:Navier-Stokes/Euler的非静态耦合,用于产生和辐射空气动力噪声。法国雷恩第一大学数学系博士论文(2004年)
[29] Hecht,F.,Pironneau,O.:自由有限元++。http://www.freefem.org
[30] Heywood J.G.,Rannacher R.:非平稳Navier-Stokes问题的有限元近似。第四部分:二阶时间离散化的误差分析。SIAM J.数字。分析。2, 353–384 (1990) ·Zbl 0694.76014号 ·doi:10.1137/0727022
[31] Hunt,J.C.,Wray,A.A.,Moin,P.:湍流中的涡流和会聚区。CTR报告,CTR-S88(1988)
[32] John V.:圆柱体周围二维时间相关流的阻力和升力参考值。国际期刊数字。方法流体44777–788(2004)·Zbl 1085.76510号 ·doi:10.1002/fld.679
[33] John V.,Layton W.:大涡模拟中的数值误差分析。SIAM J.数字。分析。40, 995–1020 (2002) ·Zbl 1026.76028号 ·doi:10.1137/S0036142900375554
[34] Ladyzhenskaya,O.:粘性不可压缩流的数学理论。Gordon和Breach(1969)·Zbl 0184.52603号
[35] Layton W.:对流时间松弛模型有限元离散化的超收敛性。BIT 47、565–576(2007)·Zbl 1129.65061号 ·doi:10.1007/s10543-007-0142-z
[36] Layton W.、Manica C.、Neda M.、Olshanskii M.、Rebholz L.:关于Navier-Stokes方程模拟中旋转形式的准确性。J.计算。物理学。228(9), 3433–3447 (2009) ·Zbl 1161.76030号 ·doi:10.1016/j.jp.2009.01.027
[37] Layton W.,Manica C.,Neda M.,Rebholz L.:由近似反褶积模型生成的均匀各向同性湍流的联合螺旋能量级联。高级申请。流体力学。4, 1–46 (2008) ·Zbl 1176.76046号
[38] Layton W.,Neda M.:通过时间松弛截断尺度。JMAA 325788–807(2007)·Zbl 1167.76338号
[39] Levich E.,Tsinober A.:螺旋结构在三维湍流中的作用。物理学。莱特。93A,293–297(1983)·doi:10.1016/0375-9601(83)90792-2
[40] Levich E.,Tsinober A.:均匀湍流中的螺旋结构、分形维数和重整化群方法。物理学。莱特。96A,292–297(1983)·doi:10.1016/0375-9601(83)90183-4
[41] Lilly D.K.:旋转对流风暴的结构、能量学和传播,II:螺旋度和风暴稳定性。大气杂志。科学。43, 126–140 (1986) ·doi:10.1175/1520-0469(1986)043<0126:TSEAPO>2.0.CO;2
[42] Manica,C.,Kaya Merdan,S.:湍流基本模型有限元方法的收敛性分析。匹兹堡大学技术报告(2006)·Zbl 1252.76043号
[43] Mathew J.、Lechner R.、Foysi H.、Sesterhenn J.、Friedrich R.:可压缩流动大涡模拟的显式滤波方法。物理学。流体15,2279–2289(2003)·Zbl 1186.76355号 ·doi:10.1063/11586271
[44] Mullen J.S.,Fischer P.F.:复杂几何流体流动的过滤技术。Commun公司。方法数量。工程15、9–18(1999)·Zbl 0931.76067号 ·doi:10.1002/(SICI)1099-0887(199901)15:1<9::AID-CNM219>3.0.CO;2年
[45] Rosenau博士:通过Chapman-Enskog展开的正则化扩展流体力学。物理学。修订版A 407193(1989)·doi:10.1103/PhysRevA.40.7193
[46] Sagaut P.:不可压缩流动的大涡模拟。施普林格,柏林(2001)·Zbl 0964.76002号
[47] Schochet S.,Tadmor E.:标量守恒定律的正则化Chapman-Enskog展开。架构(architecture)。定额。机械。分析。119, 95 (1992) ·Zbl 0793.76005号 ·doi:10.1007/BF00375117
[48] Shäfer,M.,Turek,S.:圆柱周围层流的基准计算。In:高性能计算机的流动模拟II。Vieweg(1996)
[49] Stanculescu I.:湍流抽象近似反褶积模型的存在理论。Annali dell'费拉拉大学54、145–168(2008)·Zbl 1191.76058号 ·doi:10.1007/s11565-008-0039-z
[50] Stolz S.、Adams N.A.、Kleiser L.:可压缩流大涡模拟的近似反褶积模型及其在激波-湍流-边界层相互作用中的应用。物理学。流体13,2985(2001)·Zbl 1184.76531号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.1397277
[51] Stolz S.、Adams N.A.、Kleiser L.:大涡模拟的近似反褶积模型,并应用于壁面流动。物理学。流体13,997(2001)·Zbl 1184.76530号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.1350896
[52] Stolz,S.、Adams,N.A.、Kleiser,L.:可压缩流动的近似反褶积模型:各向同性湍流和激波边界层相互作用。In:Friedrich,R.,Rodi,W.《复杂流大涡模拟进展》,Kluwer,Dordrecht(2002)·Zbl 1088.76022号
[53] Stolz S.,Adams N.A.:关于大涡模拟的近似反褶积过程。物理学。流体II,1699–1701(1999)·Zbl 1147.76506号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.869867
[54] Tafti D.:不可压缩Navier-Stokes方程时间积分的一些迎风高阶公式与二阶中心差分格式的比较。计算。流体25647–665(1996)·Zbl 0888.76061号 ·doi:10.1016/0045-7930(96)00015-1
[55] 泰勒·G.I.:关于粘性流体中旋涡的衰减。Phil.Mag.46、671–674(1923年)·doi:10.1080/14786442308634295
[56] Tsinober A.,Levich E.:湍流中三维相干结构的螺旋性质。物理学。莱特。99, 321–324 (1983) ·doi:10.1016/0375-9601(83)90896-4
[57] Visbal M.R.、Rizzetta D.P.:使用紧凑差分和滤波方案在曲线网格上进行大涡模拟。《流体工程杂志》124、836–847(2002)·数字对象标识代码:10.1115/1.1517564
[58] Vreman A.W.:湍流剪切流的涡流粘性亚脊尺度模型:代数理论和应用。物理学。液体16,3670–3681(2004)·Zbl 1187.76543号 ·doi:10.1063/1.1785131
[59] Wang X.:剪切流的时间平均能量耗散率。《物理D》99,555–563(2004)·Zbl 0897.76019号 ·doi:10.1016/S0167-2789(96)00161-3
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。