×

一种用于模拟浸没体上可压缩粘性流的高阶自适应笛卡儿剖分方法。 (英语) Zbl 1349.76370号

小结:提出了一种新的自适应有限体积守恒割心法,用于可压缩粘性流动的三阶精度模拟。过去针对实体填充网格开发的使用以单元为中心的分段多项式流量近似的高阶重建方法现在扩展到基于笛卡尔坐标的剖分方法。结果表明,当采用标准的小细胞处理技术时,存在非常小体积的切割细胞会导致嵌入边界附近的流动解出现数值振荡。提出了一种新的用于小单元附近多项式重建的单元聚类方法,并证明了该方法可以实现浸没界面上流场量及其导数的平滑表示。数值算例进一步表明,所提出的聚类方法达到了设计精度的要求,并且对聚类大小相当不敏感。给出了在不同雷诺数下通过单个圆柱和球体的正则流的结果,以验证该方案的准确性。然后对两个交错圆柱上的流动进行了研究,并将结果与相同配置的先前数据进行了比较。所有的仿真都是通过二次和三次重建进行的,结果表明三次重建有明显的改进。即使在相对较低的分辨率下,使用细胞聚类的新的切割细胞方法也能够预测准确的结果。此外,还通过各种示例演示了高阶切心法处理尖锐几何角和窄间隙的能力。最后,利用所提出的割心格式研究了横流中一对球体之间的三维流动相互作用。结果表明,该结果与过去的研究非常一致,过去的研究使用了实体填充网格来研究这种复杂的情况。

MSC公司:

76平方米 有限体积法在流体力学问题中的应用
6500万08 含偏微分方程初值和初边值问题的有限体积法
76牛顿 可压缩流体和气体动力学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] Yang,G。;Causon,D。;Ingram,D.,《使用三维笛卡尔切割单元法计算复杂运动几何体的可压缩流动》,《国际数值杂志》。液体方法,33,1121-1151(2000)·Zbl 0980.76052号
[2] 米塔尔·R。;Udaykumar,H。;Shyy,W.,《复杂浸没边界粘性不可压缩流动的精确笛卡尔网格法》,J.Compute。物理。,156, 209-240 (1999) ·Zbl 0957.76043号
[3] Fadlun,E。;Verzicoo,R。;奥兰迪,R。;Mohd-Yusof,J.,《三维复杂流动模拟的复合浸没边界有限差分方法》,J.Compute。物理。,161, 35-60 (2000) ·Zbl 0972.76073号
[4] Tseng,T.等人。;Freziger,J.,《复杂几何流动的幽灵细胞浸没边界法》,J.Compute。物理。,192593-623(2003年)·Zbl 1047.76575号
[5] 波哥列洛夫,A.M.M。;Schröder,W.,基于Cut-cell方法的倾泄流大涡模拟,Phys。流体,27,第075106条pp.(2015)
[6] Gilmanov,A。;Sotiropoulos,F.,一种混合笛卡尔/浸没边界法,用于模拟具有三维几何复杂运动物体的流动,J.Compute。物理。,207, 457-492 (2005) ·Zbl 1213.76135号
[7] 胡,X。;Khoo,B。;N.亚当斯。;Huang,F.,可压缩流的守恒界面法,J.Compute。物理。,219, 553-578 (2006) ·Zbl 1102.76038号
[8] 奥利·F·。;帕斯夸里埃洛,V。;希克尔,S。;Adams,N.,《带空化的可压缩液体流动中运动几何体的基于切元的浸没边界法》,J.Compute。物理。,283, 1-22 (2015) ·Zbl 1351.76121号
[9] 施耐德,L。;哈特曼,D。;Meinke,M。;Schröder,W.,《切割细胞方法中的精确移动边界公式》,J.Compute。物理。,235, 786-809 (2012)
[10] Löhner,R。;塞布拉尔,J。;卡梅利,F。;阿帕纳博伊纳,A。;鲍姆·J。;Mestreau,E。;Soto,O.,自适应嵌入式和浸入式非结构化网格技术,计算。方法应用。机械。工程,1972173-2197(2008)·Zbl 1158.76408号
[11] Jang,J.-Y。;Wu,M.-C.,三维板翅式和管式换热器的数值和实验研究,国际传热传质杂志。,39, 14, 3057-3066 (1996)
[12] Kim,I。;Elghobashi,S。;Sirignano,W.,并排放置的两个球体上的三维流动,J.流体力学。,246, 465-488 (1993) ·Zbl 0825.76136号
[13] 哈特曼,D。;Meinke,M。;Schröder,W.,自适应网格上可压缩粘性流的严格保守笛卡尔截元方法,Comput。方法应用。机械。工程师,2003038-1052(2011)·Zbl 1225.76211号
[14] Ye,T。;米塔尔·R。;Udaykumar,H。;Shyy,W.,《复杂浸没边界粘性不可压缩流动的精确笛卡尔网格法》,J.Compute。物理。,156, 209-240 (1999) ·Zbl 0957.76043号
[15] 柯克帕特里克,M。;Armfield,S。;Kent,J.,交错三维笛卡尔网格上Navier-Stokes方程解的曲线边界表示,J.Compute。物理。,184, 1-36 (2003) ·Zbl 1118.76350号
[16] Cecere,D。;Giacomazzi,E.,使用交错网格方法对可压缩流动进行大涡模拟的浸没体积法,计算。方法应用。机械。工程,280,1-27(2014)·Zbl 1423.76151号
[17] 伯杰,M。;Aftosmis,M.,《粘性可压缩流笛卡尔切割法的进展》,(第50届AIAA会议,第50届IAAA会议,田纳西州纳什维尔(2012)),AIAA-2012-1301
[18] 段,L。;王,X。;Zhong,X.,高超声速边界层不稳定性与表面粗糙度数值模拟的高阶切元方法,J.Compute。物理。,229, 19, 7207-7237 (2010) ·Zbl 1425.76119号
[19] 乌丁,H。;Kramer,R。;Pantano,C.,《一种基于笛卡尔的嵌入式几何技术,针对复杂几何体周围的可压缩流动具有自适应高阶有限差分》,J.Compute。物理。,262, 379-407 (2014) ·Zbl 1349.76542号
[20] 克拉克,D。;萨拉斯,M。;Hassan,H.,Euler使用笛卡尔网格计算多段翼型,AIAA J.,24,1128-1135(1986)
[21] Udaykumar,H。;Shyy,W。;Rao,M.,《复杂和移动边界流体流动的混合欧拉-拉格朗日方法》,国际期刊Numer。方法,22691-705(1996)·Zbl 0887.76059号
[22] 马朱姆达尔,S。;艾卡里诺,G。;Durbin,P.,《采用自适应结构化边界非协调网格的RANS解算器》(Annual Res.Briefs,Cent.Turb.Res.(2001)),353-364
[23] 米塔尔·R。;Iacarino,G.,《浸没边界法》,年。流体力学版次。,37239-261(2005年)·Zbl 1117.76049号
[24] 梅林,C。;多明戈,P。;Vervisch,L.,《可压缩流动大涡模拟中的浸没边界》,Flow Turbul。库布斯特。,90, 1, 29-68 (2012)
[25] Chung,M.,笛卡尔切割单元法,用于模拟具有任意形状刚体的不可压缩流动,计算。流体,35,606-623(2006)·兹比尔1160.76369
[26] 迈耶,M。;希克尔,S。;Adams,N.,用保守浸没界面法评估湍流圆柱流的隐式大涡模拟,《国际热流杂志》,31,3,368-377(2010)
[27] Seo,J。;Mittal,R.,一种改进了质量守恒并减少了虚假压力振荡的尖锐界面浸没边界法,J.Compute。物理。,230, 7347-7363 (2011) ·Zbl 1408.76162号
[28] 哈特曼,D。;Meinke,M。;Schröder,W.,笛卡尔层次网格方法的自适应多级多重网格公式,计算。流体,37,1103-1125(2008)·Zbl 1237.76085号
[29] Coirier,W。;Powell,K.,粘性和无粘性流动的溶液自适应笛卡尔网格方法,AIAA J.,34,5,938-945(1996)·Zbl 0900.76407号
[30] 伊凡·L。;Groth,C.,粘性流动的高阶解自适应中心本质非振荡(CENO)方法,J.Compute。物理。,257,A,830-862(2014)·Zbl 1349.76341号
[31] Barth,T.,《非结构化网格上高阶k精确重建的最新进展》,(第31届航空航天科学会议和展览,第31届宇航科学会议和展品,雷诺,AIAA-93-0668(1993)),1-15
[32] Toro,E.,Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Mechanics(2009),施普林格·Zbl 1227.76006号
[33] Gottlieb,S.,关于保持高阶强稳定性的Runge-Kutta和多步时间离散,SIAM J.Sci。计算。,25, 112, 105-128 (2005) ·Zbl 1203.65166号
[34] 古奇,C。;Alten,M.,对流扩散方程的高精度非结构化网格有限体积格式,J.Compute。物理。,181, 729-752 (2002) ·Zbl 1178.76251号
[35] 劳森,C。;Hanson,R.,《解决最小二乘问题》(1974),Prentice Hall Inc·兹伯利0860.65028
[36] Penrose,R.,矩阵的广义逆,Proc。外倾角。菲洛斯。《社会学杂志》,51,406-413(1955)·Zbl 0065.24603号
[37] Osher,S。;Sethian,J.,《以曲率相关速度传播的前沿:基于Hamilton-Jacobi公式的算法》,J.Compute。物理。,79, 12-49 (1988) ·Zbl 0659.65132号
[38] Osher,S。;Fedkiw,R.,《水平集方法和动态隐式曲面》,《应用数学科学》,第153卷(2003年),纽约州施普林格出版社·兹比尔1026.76001
[39] 梅耶,M。;Devesa,D。;希克尔,S。;胡,X。;Adams,N.,不可压缩流大涡模拟的保守浸没界面方法,J.Comput。物理。,229, 6300-6317 (2010) ·Zbl 1425.76064号
[40] 英格拉姆·D。;Causon,D。;Mingham,C.,笛卡尔切割单元法的发展,数学。计算。模拟。,61, 561-572 (2003) ·Zbl 1205.76167号
[41] CCSE,Boxlib用户指南(2012),计算科学与工程中心,技术代表。
[42] Liang,C。;Premasuthan,S。;Jameson,A.,使用谱差法对低马赫数层流通过两侧圆柱的高精度模拟,计算。结构。,87, 812-827 (2009)
[43] Kim,C.-S.,《模拟复杂几何形状流动的浸没边界有限体积法》,J.Compute。物理。,171, 132-150 (2001) ·Zbl 1057.76039号
[44] Tritton,D.,低雷诺数下圆柱绕流实验,J.流体力学。,6, 547-567 (1959) ·Zbl 0092.19502号
[45] Williamson,C.,《低雷诺数圆柱尾迹涡脱落的斜模式和平行模式》,《流体力学杂志》。,206, 579-627 (1989)
[46] Kang,S.,低雷诺数下并列布置的两个圆柱体上的流动特征,Phys。流体,15,9,2486-2498(2003)·Zbl 1186.76270号
[47] 萨姆纳,D。;价格,S。;Paidoussis,P.,《横流中两个交错圆柱的流图识别》,J.流体力学。,411, 263-303 (2000) ·Zbl 0951.76505号
[48] Kesel,B.A.,蜻蜓翅膀部分的空气动力学特性与技术翼型的比较,《实验生物学杂志》。,2033125-3135(2000年)
[49] 巴尔加斯,A。;米塔尔·R。;Dong,H.,滑翔飞行中蜻蜓翅膀部分气动性能的计算研究,Biosinpir。仿生学。,3, 026004, 1-13 (2008)
[50] 胡,H。;Tamai,M.,《低雷诺数下的仿生波纹翼型》,J.Aircr。,45, 6, 2068-2077 (2008)
[51] 约翰逊,T。;Patel,V.,《雷诺数达300的球体绕流》,《流体力学杂志》。,378, 19-70 (1999)
[52] 马雷拉,S。;克里希南,S。;刘,H。;Udaykumar,H.,夏普界面笛卡尔网格方法I:一种易于实现的三维移动边界计算技术,J.Compute。物理。,210, 1-31 (2005) ·Zbl 1154.76359号
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。