×
阿里吉特·辛哈巴卜;萨提亚纳拉亚纳省Ayyalasomayajula

强梯度欠分辨流DNS处理方案的准确性和计算效率。 （英语） Zbl 1524.76188号

数学。计算。模拟。 182116-142（2021）.
摘要：在本文中，我们研究了基于二阶龙格-库塔（RK2）的随机相移方法（RPSM）的残余混叠误差的影响，该方法在求解包含强梯度的欠分辨流时显示出平滑效果。首先，我们证明了RPSM几乎与完全处理的3/2填充方案一样精确，但计算量与快速2/3截断方案相似。其次，我们证明了RPSM在低分辨率剪切层和地表准营养流（SQG）情况下具有较高的精度。此外，我们表明，当我们试图实现相同水平的精度时，2/3截断方案在计算上比3/2填充或RPSM更昂贵。基于滤波的去偏方案被发现是一种不适合于各种流量问题的选择，因为它们容易产生非物理寄生电流。对于首次基于误差范数的计算效率，即结果表明，RPSM格式具有较高的精度和较低的计算成本。尽管由于RPSM中的傅里叶窗效应，仍然存在一些消除失真的伪影，但在稍后的模拟时间内，发现即使在欠分辨率条件下，它也具有数值稳定性。我们已经用分析结果和以前的文献验证了我们的数值结果。

引用于1文件

MSC公司：

76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
65M99型 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法

关键词：

强梯度;剪切层;强烈的冲击;退模糊;计算效率;域名服务器

软件：

FFTW公司;光谱DNS
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{A.Sinhababu}和\textit{S.Ayyalasomayajula}，数学。计算。模拟。182116-142（2021年；Zbl 1524.76188）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Basdevant，C。；德维尔，M。；Haldenwang，P。；Lacroix，J。；瓦扎尼，J。；佩雷特，R。；奥兰迪，P。；Patera，A.，伯格方程的谱和有限差分解，计算。流体，14，1，23-41（1986）·Zbl 0612.76031号
[2] 贝尔，J.B。；科尔拉，P。；Glaz，H.M.，《不可压缩Navier-Stokes方程的二阶投影法》，J.Compute。物理。，85, 2, 257-283 (1989) ·Zbl 0681.76030号
[3] Boffetta，G。；Mazzino，A。；穆萨乔，S。；Vozella，L.，低阿特伍德数下三维Rayleigh-Taylor湍流中混合的统计和Prandtl第一号，Phys。流体，22，3，第035109条pp.（2010）·Zbl 1188.76016号
[4] Boyd，J.P.，Chebyshev和Fourier光谱方法（2001），Courier Corporation·Zbl 0994.65128号
[5] Brown，D.L.，欠分辨率二维不可压缩流动模拟的性能，J.Compute。物理。，122, 1, 165-183 (1995) ·Zbl 0849.76043号
[6] Brucker，K.A。；Isaza，J.C。；Vaithianathan，T。；Collins，L.R.，无需重新网格化模拟均匀湍流剪切流的有效算法，J.Comput。物理。，225, 1, 20-32 (2007) ·Zbl 1201.76076号
[7] 蔡，Q.-D。；Chen，S.，三维均匀各向同性湍流谱方法的一种节省内存的算法，Commun。计算。物理。，9, 5, 1152-1164 (2011) ·Zbl 1364.76063号
[8] Canuto，C.公司。；侯赛尼，M。；Quarteroni，A。；Zang，T.A.，《单域光谱方法基础》（2006），施普林格出版社·Zbl 1093.76002号
[9] 卡努托，C.G。；侯赛尼，M.Y。；Quarteroni，A.M。；Zang，T.A.，《光谱方法：复杂几何学的演变和流体动力学应用（科学计算）》（2007年），Springer-Verlag New York，Inc·Zbl 1121.76001号
[10] 粘土，M。；Buaria，D。；Gotoh，T。；Yeung，P.，用于高Schmidt数湍流混合的PB级模拟的双通讯器和双网格重解算法，计算。物理学。Comm.，219313-328（2017）·Zbl 1411.76043号
[11] 康斯坦丁，P。；赖，M.-C。；沙尔马，R。；Tseng，Y.-H。；Wu，J.，表面准营养方程的新数值结果，J.Sci。计算。，50, 1, 1-28 (2012) ·Zbl 1238.86001号
[12] 康斯坦丁，P。；聂，Q。；Schörghofer，N.，非奇异表面准营养流，物理学。莱特。A、 241、3、168-172（1998年）·Zbl 0974.76512号
[13] Derevyanko，S.，波相互作用分步傅里叶方法中的去偏规则，IEEE光子技术。莱特。，20, 23, 1929-1931 (2008)
[14] 弗里戈，M。；Johnson，S.G.，FFTW:FFT的自适应软件架构，（声学、语音和信号处理，1998年）。1998年IEEE国际会议记录，第3卷（1998年），IEEE，1381-1384
[15] 弗里戈，M。；Johnson，S.G.，FFTW：西方最快的傅里叶变换，天体物理学。源代码库。，1 (2012), 1201.015
[16] Garnier，E。；Sagaut，P。；Deville，M.，一类应用于非定常流的显式ENO滤波器，J.计算。物理。，170184-204（2001年）·Zbl 1011.76056号
[17] Gotoh，T。；哈塔纳卡，S。；Miura，H.，各向同性湍流中被动标量的谱紧致差分混合计算，J.Compute。物理。，231, 21, 7398-7414 (2012)
[18] 格雷尔（R.Grauer）。；马利亚尼，C。；Germaschewski，K.，《不可压缩欧拉方程奇异解的自适应网格求精》，Phys。修订稿。，80, 19, 4177 (1998)
[19] 顾毅。；周，Y。；Wei，G.，《二维不可压缩流动的类光谱分辨率共轭滤波器》，计算与流体，32，6，777-794（2003）·Zbl 1040.76049号
[20] Gualtieri，P。；卡西奥拉，C。；Benzi，R。；阿马蒂，G。；Piva，R.，均匀剪切流中的标度律和间歇性，Phys。流体，14，2，583-596（2002）·Zbl 1184.76197号
[21] 霍曼，H。；Dreher，J。；Grauer，R.，浮点精度和插值方案对伪谱码湍流DNS结果的影响，计算。物理学。Comm.，177，7，560-565（2007）·Zbl 1196.76052号
[22] Hou，T.Y。；Li，R.，使用伪谱方法计算近似奇异解，J.Compute。物理。，226, 1, 379-397 (2007) ·Zbl 1310.76127号
[23] Hou，T.Y。；Li，R.，放大还是不放大？理论和数值之间的相互作用，《物理学D》，237，14，1937-1944（2008）·Zbl 1143.76390号
[24] 胡，Z。；Morfey，C.L。；Sandham，N.D.，湍流通道流中的声辐射，J.流体力学。，475, 269-302 (2003) ·Zbl 1058.76060号
[25] 休斯·T·J。；Mazzei，L。；Oberai，A.A。；Wray，A.A.，《大涡模拟的多尺度公式：均匀各向同性湍流的衰减》，Phys。流体，13，2505-512（2001）·兹比尔1184.76236
[26] 艾维埃诺，M。；卡瓦佐尼，C。；Tordella，D.，一种并行去偏伪谱Navier-Stokes码的新技术，Comput。物理学。Comm.，141，3，365-374（2001）·Zbl 1041.76055号
[27] 爱尔兰，P.J。；Collins，L.R.，无剪切混合层中惯性颗粒夹带的直接数值模拟，J.流体力学。，704, 301-332 (2012) ·Zbl 1246.76030号
[28] 爱尔兰，P.J。；Vaithianathan，T。；苏赫斯瓦拉，P.S。；雷，B。；Collins，L.R.，湍流研究的高度并行粒子流求解器，计算与流体，76，170-177（2013）·Zbl 1391.76224号
[29] 金田，Y。；石原慎太郎。；Gotoh，K.，Taylor展开式，湍流中拉格朗日和欧拉两点二次速度关联的时间幂，Phys。流体，11，8，2154-2166（1999）·Zbl 1147.76427号
[30] Kopriva，D.，《偏微分方程的谱方法实现：科学家和工程师的算法》（2009），Springer Science&Business Media·Zbl 1172.65001号
[31] Mininni，P。；Pouquet，A.，旋转湍流中的螺旋级联，Phys。版本E，79，2，第026304条pp.（2009）
[32] Mininni，P。；Pouquet，A。；蒙哥马利，D.，三维磁流体动力学湍流中的小尺度结构，物理学。修订稿。，97、24，第244503条pp.（2006）
[33] Minion，M.L。；Brown，D.L.，欠分辨率二维不可压缩流动模拟的性能，II，J.Compute。物理。，138, 2, 734-765 (1997) ·Zbl 0914.76063号
[34] 莫滕森，M。；Langtangen，H.P.，《湍流直接数值模拟用高性能Python》，计算。物理学。Comm.，203，53-65（2016）·兹比尔1375.76072
[35] Orszag，S.A.，湍流模拟的数值方法，物理。流体（1958-1988），12，12，II-250（1969）·Zbl 0217.25803号
[36] Orszag，S.A.，《关于通过过滤高波数分量消除有限差分格式中的混叠》，J.Atmos。科学。，1971年6月28日
[37] Ostilla-Monico，R。；杨，Y。；范德波尔，E.P。；Lohse，D。；Verzicco，R.，《标量湍流直接数值模拟的多重分辨率策略》，J.Compute。物理。，301, 308-321 (2015) ·Zbl 1349.76136号
[38] Patterson，G。；Orszag，S.A.，《各向同性湍流的光谱计算：有效消除混叠相互作用》，《物理学》。流体（1958-1988），14，11，2538-2541（1971）·Zbl 0225.76033号
[39] Perlekar，P。；密特拉·D。；Pandit，R.，《聚合物添加剂在衰减、均匀、各向同性湍流中减阻的表现》，《物理学》。修订稿。，第97、26条，第264501页（2006年）
[40] Pope，S.B.，《湍流》（2000），剑桥大学出版社·Zbl 0966.76002号
[41] 罗伯茨，M。；Bowman，J.C.，伪光谱模拟的Deliased卷积，（《物理学杂志：会议系列》，第318卷（2011年），IOP出版社），第072037页。
[42] Rogallo，R.S.，《均质不可压缩湍流数值模拟的ILLIAC程序》，第73203卷（1977年），美国国家航空航天局
[43] Rogallo，R.S.，均匀湍流数值实验，第81315卷（1981），美国国家航空航天局
[44] 舒，C.-W。；Wong，P.S.，关于应用于非线性守恒定律的谱方法准确性的注释，J.Sci。计算。，10, 3, 357-369 (1995) ·Zbl 0840.65103号
[45] 孙，Y。；周，Y。；李，S.-G。；Wei，G.W.，《双曲守恒律的加窗傅里叶伪谱方法》，J.Compute。物理。，214, 2, 466-490 (2006) ·Zbl 1089.65109号
[46] Tanahashi，M。；Iwase，S。；宫崎骏，T.，湍流混合层中相干细尺度涡旋的出现及其与应变率的对齐，J.Turbul。，2, 6, 1-18 (2001) ·Zbl 1082.76538号
[47] 泰勒，G.I。；Green，A.E.，大漩涡产生小漩涡的机理，Proc。R.Soc.A，158、895、499-521（1937年）
[48] Wan，D。；周，Y。；Wei，G.，不可压缩流的离散奇异卷积数值解，国际。J.数字。《液体方法》，38，8，789-810（2002）·Zbl 1005.76072号
[49] 渭南，E。；Shu，C.-W.，应用于不可压缩流动的高阶本质非振荡格式的数值分辨率研究，J.Compute。物理。，110, 1, 39-46 (1994) ·Zbl 0790.76055号
[50] Zang，T.A.，《关于不可压缩流动模拟的旋转和斜对称形式》，应用。数字。数学。，7, 1, 27-40 (1991) ·Zbl 0708.76071号
[51] 周，Y。；Wei，G.，《流动模拟用高分辨率共轭滤波器》，J.Compute。物理。，189, 1, 159-179 (2003) ·Zbl 1097.76581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。