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光谱的空间特征分析/马力高雷诺数流动的连续Galerkin格式及其通过DG-mimicking谱消失粘度的稳定性。 (英语) Zbl 1453.76153号

摘要:本研究考虑了谱的空间特征解分析/马力连续Galerkin(CG)方案,补充了R.C.莫拉等[J.Comput.Phys.307,401-422(2016;Zbl 1352.65362号)]这解决了CG的时间分析。虽然后者假定了周期性边界条件,但空间方法假定了流入/流出类型的条件,因此为不同类型的问题提供了见解。考虑到不同强度的粘性效应,线性平流-扩散问题适用于广泛的Péclet数。无粘(线性平流)情况受到了特别的关注,因为在强过卷极限下,以前在间断Galerkin(DG)格式中观察到的特殊特征表现出来。由于这些效应可能会对高雷诺数下欠分辨率模拟的溶液质量和数值稳定性产生负面影响,因此对这些效应进行了详细讨论。光谱消失粘度(SVV)技术随后被视为线性平流背景下的一种自然稳定策略。采用优化程序将SVV扩散水平与DG扩散水平在适当的多项式阶数下进行匹配。针对空间发展涡控流的欠分辨率计算,对生成的CG-SVV离散化进行了测试,并在高雷诺数下显示出良好的鲁棒性,在更高的多项式阶数下显示了优越的涡流分辨率特性。这突出了适当稳定技术对提高光谱潜力的重要性/马力用于过渡流和湍流的高保真模拟的CG方法,包括隐式LES/欠分辨率DNS方法。

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76平方米 谱方法在流体力学问题中的应用
76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用

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参考文献:

[1] Ekaterinaris,J.A.,空气动力学的高精度低数值扩散方法,Prog。Aerosp.航空公司。科学。,41, 3, 192-300 (2005)
[2] Wang,Z.J.,非结构网格上Euler和Navier-Stokes方程的高阶方法,Prog。Aerosp.航空公司。科学。,43, 1, 1-41 (2007)
[3] Lele,S.K.,具有光谱分辨率的紧凑有限差分格式,J.Compute。物理。,103, 1, 16-42 (1992) ·Zbl 0759.65006号
[4] 博吉,C。;Bailly,C.,流量和噪声计算的一系列低色散和低耗散显式格式,J.Compute。物理。,194, 1, 194-214 (2004) ·Zbl 1042.76044号
[5] 胡富强。;侯赛尼,M.Y。;Rasetarinera,P.,波传播问题的非连续Galerkin方法分析,J.计算。物理。,151, 2, 921-946 (1999) ·Zbl 0933.65113号
[6] Van den Abeele,K。;Broeckhoven,T。;Lacor,C.,《一维谱体方法的色散和耗散特性及其在p-多重网格算法中的应用》,J.Compute。物理。,224, 2, 616-636 (2007) ·Zbl 1120.65330号
[7] Van den Abeele,K。;拉科尔,C。;王振杰,关于光谱差分法的稳定性和准确性,科学杂志。计算。,37, 2, 162-188 (2008) ·Zbl 1203.65132号
[8] 文森特,体育。;卡斯通盖,P。;Jameson,A.,《冯·诺依曼高阶通量重建方案分析的见解》,J.Compute。物理。,230, 22, 8134-8154 (2011) ·Zbl 1343.65117号
[9] 莫拉,R.C。;Sherwin,S.J。;Peiró,J.,线性弥散扩散分析及其在使用间断Galerkin谱/hp方法进行欠分辨率湍流模拟中的应用,J.Compute。物理。,298, 695-710 (2015) ·Zbl 1349.76131号
[10] Mengaldo,G。;德格拉齐亚,D。;莫拉,R.C。;Sherwin,S.J.,能量稳定通量重建方案的空间本征解分析以及数值通量对精度和鲁棒性的影响,J.Comput。物理。,358, 1-20 (2018) ·Zbl 1381.76129号
[11] 费尔南德斯,P。;莫拉,R.C。;Mengaldo,G。;Peraire,J.,《谱元方法的非模态分析:实现精确和稳健的大循环模拟》,计算。方法应用。机械。工程,346,43-62(2019)·Zbl 1440.76057号
[12] Karniadakis,G.E。;Sherwin,S.J.,《计算流体动力学的谱/hp元素方法》(2005),牛津大学出版社·Zbl 1116.76002号
[13] Tadmor,E.,非线性守恒律谱方法的收敛性,SIAM J.Numer。分析。,26, 1, 30-44 (1989) ·Zbl 0667.65079号
[14] Kirby,R.M。;Sherwin,S.J.,通过光谱消失粘度稳定光谱/hp元素方法:流体力学建模应用,计算。方法应用。机械。工程,195,23,3128-3144(2006)·兹比尔1115.76060
[15] 莫拉,R.C。;Sherwin,S.J。;Peiró,J.,平流-扩散问题的谱/hp连续Galerkin近似的特征解分析:对谱消失粘度的见解,J.Compute。物理。,307, 401-422 (2016) ·Zbl 1352.65362号
[16] Mengaldo,G。;莫拉,R.C。;吉拉尔达,B。;佩罗,J。;Sherwin,S.J.,《不连续Galerkin格式的空间特征解分析与欠分辨率计算和隐式LES的实用见解》,计算。流体,169349-364(2018)·Zbl 1410.76103号
[17] 卡拉马诺斯,G.S。;Karniadakis,G.E.,用于大规模模拟的光谱消失粘度方法,J.Compute。物理。,163, 1, 22-50 (2000) ·Zbl 0984.76036号
[18] Kirby,R.M。;Karniadakis,G.E.,具有光谱消失粘度的粗分辨率湍流模拟-大涡模拟(SVV-LES),J.Fluids Eng.,124,4,886-891(2002)
[19] Pasquetti,R.,《LES的光谱消失粘度法:对SVV控制参数的敏感性》,J.Turbul。,6, 12 (2005)
[20] 明格斯,M。;帕斯奎蒂,R。;Serre,E.,“艾哈迈德车身”汽车模型流动的高阶大涡模拟,Phys。流体,20,9,第095101条pp.(2008)·Zbl 1182.76519号
[21] 伦巴第,J.-E.W。;莫西·D·。;Sherwin,S.J。;霍斯勒,J.F.A。;丹达帕尼,S。;Taylor,M.J.,翼尖涡流的隐式大涡模拟,AIAA J.,54,2506-518(2016)
[22] 莫拉,R.C。;Sherwin,S.J。;Peiró,J.,《非连续Galerkin公式的修正方程分析》,(Kirby,R.M.;Berzins,M.;Hesthaven,J.S.,《偏微分方程的谱和高阶方法——ICOSAHOM 2014(2015),Springer),375-383·Zbl 1421.76212号
[23] 莫拉,R.C。;Mengaldo,G。;佩罗,J。;Sherwin,S.J.,《基于DG的隐式LES的LES设置与耗散和鲁棒性的见解》,(Bittencourt,M.;Dumont,N.;Hesthaven,J.S.,《偏微分方程的谱和高阶方法——ICOSAHOM 2016(2017),Springer),161-173·Zbl 1388.76101号
[24] 温特斯,A.R。;莫拉,R.C。;Mengaldo,G。;Gassner,G.J。;Walch,S。;佩罗,J。;Sherwin,S.J.,《用于欠分辨率湍流计算的多项式去偏和分裂形式间断Galerkin格式的比较研究》,J.Compute。物理。,372, 1-21 (2018) ·Zbl 1415.76461号
[25] 莫拉,R.C。;佩罗,J。;Sherwin,S.J.,在非常大的雷诺数下通过间断Galerkin方法的隐式LES方法,(Salvetti,M.;Armenio,V.;Fröhlich,J.;Geurts,B.;Kuerten,H.,《直接和大涡模拟XI》(2019),Springer),53-59
[26] Xu,H。;坎特韦尔,C.D。;蒙特塞林,C。;埃斯基尔森,C。;Engsig Karup,美联社。;Sherwin,S.J.,《光谱/hp元素方法:最新发展、应用和前景》,J.Hydrodyn。,30, 1, 1-22 (2018)
[27] 佩罗,J。;莫西·D·。;特纳,M。;Mengaldo,G。;莫拉,R.C。;贾西姆,A。;泰勒,M。;Sherwin,S.J.,《未充分解析DNS的光谱/hp元素方法:为行业相关模拟铺平道路》,ERCOFTAC Bull。,116, 5-13 (2018)
[28] 洛根,J.D。;Zlotnik,V.,具有周期边界条件的对流扩散方程,应用。数学。莱特。,8, 3, 55-61 (1995) ·Zbl 0826.35043号
[29] Gaster,M.,《关于水动力稳定性中时间增量和空间增量扰动之间关系的注释》,《流体力学杂志》。,14, 02, 222-224 (1962) ·Zbl 0108.20503号
[30] 胡富强。;Atkins,H.L.,非均匀网格间断Galerkin方法的特征解分析:I.一维,J.Compute。物理。,182, 2, 516-545 (2002) ·Zbl 1015.65048号
[31] Ainsworth,M.,高阶间断Galerkin有限元方法的色散和耗散行为,J.计算。物理。,198, 1, 106-130 (2004) ·Zbl 1058.65103号
[32] 文特尔,G。;Sobieski,J.S.,粒子群优化,AIAA J.,41,8,1583-1589(2003)
[33] Bonyadi,M.R。;Michaelwicz,Z.,单目标连续空间问题的粒子群优化:综述,Evol。计算。,25,1,1-54(2017)
[34] Gassner,G.J。;Beck,A.D.,关于欠分辨率湍流模拟的高阶离散精度,Theor。计算。流体动力学。,27, 3-4, 221-237 (2013)
[35] 坎特韦尔,C.D。;莫西·D·。;Comerford,A。;Bolis,A。;罗科·G。;Mengaldo,G。;De Grazia,D。;雅科夫列夫,S。;伦巴第,J-E。;Ekelschot,D。;Jordi,B。;徐,H。;穆罕默德,Y。;埃斯基尔森,C。;B.纳尔逊。;Vos,P。;比奥托,C。;Kirby,R.M。;Sherwin,S.J.,Nektar++:开源光谱/hp元素框架,计算。物理学。社区。,192, 205-219 (2015) ·Zbl 1380.65465号
[36] 莫拉,R.C。;Mengaldo,G。;佩罗,J。;Sherwin,S.J.,《关于欧拉湍流隐式LES/欠分辨率DNS的高阶间断Galerkin方法的涡流分辨率》,J.Compute。物理。,330, 615-623 (2017) ·Zbl 1378.76036号
[37] Boffetta,G。;Ecke,R.E.,《二维湍流》,年。流体力学版次。,44, 427-451 (2012) ·Zbl 1350.76022号
[38] Maday,Y。;S.M.O.卡伯。;Tadmor,E.,非线性守恒定律的勒让德伪谱粘度法,SIAM J.Numer。分析。,30, 2, 321-342 (1993) ·Zbl 0774.65072号
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