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非均匀快速傅里叶变换在双向耦合颗粒载流直接数值模拟中的应用。 (英语) Zbl 1416.76074号

Hernández,S.(编辑)等人,《流体力学进展》第十二卷。2018年7月10日至12日,斯洛文尼亚卢布尔雅那AFM第十二届流体力学进展国际会议记录。南安普顿:WIT出版社。WIT传输。工程科学。120, 237-248 (2019).
摘要:我们介绍了非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)在粒子流的伪谱欧拉-拉格朗日直接数值模拟中的应用。在双向耦合情况下,当考虑到流体上的粒子反馈时,谱方法不仅需要在粒子位置插值流场,还需要在规则网格上对流场上的粒子反作用进行傅里叶表示。尽管直接B样条插值是一种成熟的工具,但据我们所知,从未使用过反向投影方案,取而代之的是精度较低的线性反向插值或高斯正则化。我们建议使用正向NUFFT计算流体上的粒子动量和温度反馈,而使用反向NUFFT进行B样条插值。由于前向和后向变换是对称的,并且在傅里叶空间中删除了物理空间中计算的(非局部)卷积,因此该过程满足一致插值方案的所有约束,并允许高效实现高阶插值。将该方法应用于双向耦合条件下不同颗粒Stokes数的受迫各向同性湍流的直接数值模拟。粒子统计中观察到一个标记的多重分形标度,这意味着来自场上粒子的反馈远不是解析的,因此只有像这里提出的那样的高阶方法才能提供准确的表示。
有关整个系列,请参见[Zbl 1410.76011号].

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76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
65T50型 离散和快速傅里叶变换的数值方法
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[26] -[19]. 假设问题是连续的,计算域被任意分解为包含相同数量(近似)数据中心的较小子域的并集。与有限元方法一样,子域中的中心数越多,条件数就越大,无论是CS-RBFs还是GS-RBFs。每个子域中的IE或PDE都有其“边界”和内部条件。在每个子域中,方程组在单独的独立处理器上并行求解。然后将每个子域中的解进行迭代混合,以增强函数及其法向导数和切向导数的连续性。通常,只需要2-3次迭代即可获得令人满意的混合收敛。然而,如果使用压缩或全局支持,并行性会有所不同;这将在稍后讨论。如果要解决的问题在空间上相当均匀,那么增加形状参数或c-细化,同时提高算术精度,效率会大大提高,因为数据中心的总数可以减少许多数量级[20]。然而,一些问题可能具有如此精细的尺度结构,因此需要h精化而不是c精化,对于给定的可用计算机,可能需要收敛较慢的紧支持RBF方法。如何利用现有资源解决给定问题需要常识。求解方程组[21]-[28]的全局优化方法的发展非常有希望。这是一个非常广泛的研究和开发领域,它有潜力解决线性和非线性方程组的大型系统,而不需要LU方法,因为LU方法会加剧病态调节。全局优化可以是搜索过程、随机过程或两者的混合。3建议策略
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