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从(Re\tau=180)到(Re_tau=5200)的湍流通道流动的非显式大涡模拟。 (英语) Zbl 1521.76233号

小结:基于高阶有限差分格式的数值研究采用非分裂方法(通过离散Navier-Stokes方程的粘性项引入数值耗散),提出了近壁分辨率的LES-NWR(Large Eddy Simulation with near wall resolution)湍流槽道流动。这些模型比显式LES模型便宜,因为方程中不需要额外的项来解释未解析尺度的贡献。还评估了带松弛项的近似反褶积方法(ADM-RT),并将当前大涡模拟数据与一阶和二阶矩以及湍流动能收支的参考直接数值模拟(DNS)数据进行了比较。即使粘性子层没有被解析,所提出的非plicit LES方法与参考DNS数据以及在一定程度上与ADM-RT模型非常一致,只需DNS成本的一小部分。所提出的非plicit模型(对其进行了局部调整所增加的数值耗散的可能性进行了研究)易于实现,并且具有可忽略的额外计算成本,而ADM-RT模型的成本比非plicity模型高30%。模型参数在模拟之前确定,当雷诺数和网格分辨率改变时,不需要修改参数。结果表明,至少对于本研究中考虑的网格分辨率和雷诺数而言,不一定需要在时间和空间上调整数值耗散的大小。主要结论是,当使用高阶有限差分方法时,非plicit模型可以取代有利的显式模型。它们可以在较宽的雷诺数范围内,以DNS成本的一小部分,生成准确的湍流通道的LES-NWR。

MSC公司:

76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 巴迪纳,J。;Ferziger,J。;Reynolds,W.,《用于大涡模拟的改进亚脊尺度模型》,第13届流体和等离子体动力学会议,1357(1980)
[2] 巴托洛缪,P。;Deskos公司,G。;Frantz,R。;舒赫,F。;Lamballais,E.,Xcompact3d:解决直角网格上湍流问题的开源框架,SoftwareX,12100550(2020)
[3] Bricteux,L。;M.Duponcheel。;Winckelmans,G.,《自由涡旋流和壁面流的多尺度子网格模型》,《流体物理》,21,105102(2009)·Zbl 1183.76113号
[4] 卡博特,W。;Moin,P.,高雷诺数流动大涡模拟中的近似壁面边界条件,《流动、湍流和燃烧》,63,269-291(2000)·Zbl 0981.76045号
[5] Chorin,A.,《不可压缩流体的navier-stokes方程的数值解》,美国数学学会公报,73928-931(1967)·Zbl 0168.46501号
[6] Chorin,A.,navier-stokes方程的数值解,数学计算,22745-762(1968)·Zbl 0198.50103号
[7] Chung,D。;Pullin,D.,湍流通道流动的大涡模拟和壁面建模,《流体力学杂志》,631,281-309(2009)·Zbl 1181.76088号
[8] Dairay,T。;弗图内,V。;兰巴拉斯,E。;Brizzi,L.E.,Les,使用高阶数值格式研究湍流射流冲击加热壁,《国际热流学杂志》,50,177-187(2014)
[9] Dairay,T。;兰巴拉斯,E。;Laizet,S。;Vassilicos,J.C.,大涡模拟的数值耗散与亚脊尺度建模,《计算物理杂志》,337,252-274(2017)·Zbl 1415.76394号
[10] 德维亚特,C.C。;Hillewaert,K。;Bricteux,L。;Winckelmans,G.,基于不连续伽辽金/对称内罚方法的自由和边界湍流隐式,国际J数值方法流体,78,335-354(2015)
[11] Deskos,G。;Laizet,S。;Piggott,M.D.,风力涡轮机尾迹的湍流再解模拟,可再生能源,134989-1002(2019)
[12] Domaradzki,J。;Adams,N.,《大涡模拟中湍流亚网格尺度的直接建模》,J Turbul,3,1(2002)
[13] 多马拉茨基,J。;Loh,K。;Yee,P.,使用亚脊尺度估计模型和截断的navier-stokes动力学进行大涡模拟,Theor Compute Fluid Dyn,15421-450(2002)·Zbl 1061.76027号
[14] 艾特尔·阿摩尔,G。;厄尔吕,R。;Schlater,P.,《空间演变湍流边界层的模拟与验证》,《国际热流杂志》,47,57-69(2014)
[15] 空军研究实验室Wright-Patterson AFB OH飞行器理事会。
[16] Germano,M。;Piomelli,美国。;梅因,P。;Cabot,W.H.,动态亚脊尺度涡流粘度模型,流体物理学A:流体动力学,31760-1765(1991)·Zbl 0825.76334号
[17] Geurts,B.J.,《直接和大涡模拟的要素》(2003),RT Edwards,Inc
[18] Grinstein,F.F。;Margolin,L.G。;Rider,W.J.,隐式大涡模拟(2007),剑桥大学出版社·Zbl 1135.76001号
[19] 霍尔曼,J。;休斯·T·J·R。;Oberai,A.A。;Wells,G.N.,渠道流动变分多尺度大涡模拟的尺度划分敏感性,流体物理,16824-827(2004)·Zbl 1186.76234号
[20] 休斯·T。;奥贝拉伊,A。;Mazzei,L.,《用变分多尺度方法对湍流通道流动进行大涡模拟》,《流体物理学》,第13期,1784-1799页(2001年)·Zbl 1184.76237号
[21] 伊奥纳努,V。;Laizet,S.,用于增强混合的等离子体控制湍流射流的数值研究,国际热流杂志,70193-205(2018)
[22] Jaberi,F。;James,S.,湍流燃烧大涡模拟的动态相似模型,流体物理学,101775-1777(1998)
[23] Jeanmart,H。;Winckelmans,G.,《使用离散滤波器修改的涡流粘度模型的研究:简化的正则化变分多尺度模型和增强的场模型》,流体物理,19055110(2007)·Zbl 1146.76426号
[24] 卡拉马诺斯,G。;Karniadakis,G.,用于大涡模拟的光谱消失粘度法,《计算物理杂志》,163,22-50(2000)·Zbl 0984.76036号
[25] Knikker,R。;维南特,D。;Meneveau,C.,湍流预混燃烧大涡模拟相似模型的先验测试,Proc Combust Inst,29,2105-2111(2002)
[26] Kravchenko,A。;Moin,P.,《湍流大涡模拟中数值误差的影响》,《计算物理杂志》,131310-322(1997)·Zbl 0872.76074号
[27] Kremer,F。;Bogey,C.,《使用松弛滤波进行湍流通道流动的大涡模拟:分辨率要求和雷诺数效应》,《计算机与流体》,116,17-28(2015)·Zbl 1390.76182号
[28] Laizet,S。;Lamballais,E.,《不可压缩流动的高阶紧致格式:一种具有准谱精度的简单高效方法》,《计算物理杂志》,2285989-6015(2009)·Zbl 1185.76823号
[29] 莱泽,S。;Li,N.,Incompact3d:一种强大的工具,可用于处理高达o(10^5)计算核心的湍流问题,国际J数值方法流体,671735-1757(2011)·Zbl 1419.76481号
[30] Lamballais,大肠杆菌。;弗图内,V。;Laizet,S.,直接和大涡模拟中通过粘性项的直接高阶数值耗散,《计算物理杂志》,230,3270-3275(2011)·兹比尔1316.76043
[31] 拉尔森,J。;卡瓦伊,S。;Bodart,J。;Bermejo-Moreno,I.,《模拟墙-应力的大涡模拟:最新进展和未来方向》,《机械工程评论》,315-00418(2016)
[32] 李,M。;Moser,R.D.,《湍流通道流动的直接数值模拟》,《流体力学杂志》,774395-415(2015)
[33] Lele,S.,具有光谱分辨率的紧凑有限差分格式,《计算物理杂志》,103,16-42(1992)·Zbl 0759.65006号
[34] Lilly,D.,germano亚脊尺度闭合方法的一种改进,流体物理学A:流体动力学,4633-635(1992)
[35] Manzanero,J。;费雷尔,E。;鲁比奥,G。;Valero,E.,《非连续galerkin方法的smagorinsky谱消失粘性湍流模型设计》,计算机与流体,104440(2020)·Zbl 1519.76095号
[36] 马斯托普,L。;Brethouwer,G。;俄勒冈州格伦德斯坦。;Johansson,A.V.,《应用于旋转通道流的显式代数亚网格应力模型》,《流体力学杂志》,639,403-432(2009)·Zbl 1183.76775号
[37] Meneveau,C。;Katz,J.,大涡模拟的尺度不变性和湍流模型,《流体力学年鉴》,32,1-32(2000)·Zbl 0988.76044号
[38] 米塔尔·R。;Moin,P.,迎风有限差分格式对湍流大涡模拟的适用性,AIAA期刊,35,1415-1417(1997)·Zbl 0900.76336号
[39] Moin,P.,《复杂流动大涡模拟方法的进展》,《国际热流体流动杂志》,23,710-720(2002)
[40] 蒙特基亚,M。;Brethouwer,G。;Johansson,A。;Wallin,S.,《利用各向异性分解亚网格模型对壁面流动进行大范围模拟以获得更高的雷诺数》,Phys Rev Fluids,2034601(2017)
[41] 莫瑟,R。;Kim,J。;Mansour,N.,《湍流道流动的直接数值模拟》,《流体物理学》,第11期,第943-945页(1999年)·兹比尔1147.76463
[42] Negi,P.S。;维努萨,R。;Hanifi,A。;施拉特,P。;Henningson,D.S.,翼型小振幅俯仰振动中的非定常气动效应,《国际热流杂志》,71,378-391(2018)
[43] Nicoud,F。;Ducros,F.,基于速度梯度张量平方的子网格尺度应力建模,《流动、湍流和燃烧》,62183-200(1999)·兹伯利0980.76036
[44] Nicoud,F。;托达·H·B。;Cabrit,O。;Bose,S。;Lee,J.,《使用奇异值建立大涡模拟的亚网格尺度模型》,流体物理学,23085106(2011)
[45] 北帕克。;Yoo,J。;Choi,H.,大涡模拟中的离散化误差:关于中心和逆风偏置紧致差分格式的适用性,J Comput Phys,198580-616(2004)·Zbl 1116.76373号
[46] Piomelli,U.,用于大规模模拟的Wall-layer模型,Prog Aerosp Sci,44,437-446(2008)
[47] Piomelli,美国。;卡博特,W。;梅因,P。;Lee,S.,湍流和过渡流中的亚网格尺度后向散射,流体物理学A:流体动力学,31766-1771(1991)·Zbl 0825.76335号
[48] Pope,S.,湍流(2001)
[49] Pope,S.,《湍流大涡模拟的十个问题》,《新物理学杂志》,6,35(2004)
[50] 克里奥,M。;弗罗纳普费尔,B。;Hasegawa,Y.,“强迫项的选择是否影响紊流河道dns中的流量统计?”?,《欧洲机械与流体杂志》,55,286-293(2016)·Zbl 1408.76326号
[51] A.拉萨姆。;Brethouwer,G。;施拉特,P。;李强。;Johansson,A.,建模、分辨率和次脊尺度各向异性对河道水流大涡模拟的影响,J Turbul,N10(2011)
[52] Sagaut,P.,《不可压缩流动的大涡模拟:简介》(2006),Springer Science&Business Media·Zbl 1091.76001号
[53] Salvetti,M.V。;Banerjee,S.,用于有限差分大涡模拟的新动态亚脊模型的先验测试,流体物理,72831-2847(1995)·Zbl 1026.76541号
[54] 博士论文。苏黎世ETH。
[55] 施拉特,P。;李强。;Brethouwer,G。;Johansson,A。;Henningson,D.,《空间演变湍流边界层的模拟》,《国际热流杂志》,31,251-261(2010)
[56] 施拉特,P。;斯托尔茨,S。;Kleiser,L.,使用近似反褶积模型的过渡流Les,国际热流杂志,25549-558(2004)
[57] 施拉特,P。;斯托尔茨,S。;Kleiser,L.,过渡/湍流大涡模拟的松弛项模型和混叠误差的影响,直接和大涡模拟V,65-72(2004),Springer
[58] 施拉特,P。;斯托尔茨,S。;Kleiser,L.,平面河道水流空间过渡的大涡模拟,J Turbul,7,N33(2006)·Zbl 1273.76216号
[59] Schranner,F。;多马拉茨基,J。;希克尔,S。;Adams,N.,《评估流体流动数值模拟中的数值耗散率和粘度》,《计算机与流体》,11484-97(2015)·Zbl 1390.76513号
[60] Smagorinsky,J.,用原始方程进行的一般环流实验:Ⅰ.基本实验,Mon Weather Rev,91,99-164(1963)
[61] 斯托尔茨,S。;Adams,N.,《大涡模拟的近似反褶积程序》,《流体物理》,第11期,1699-1701页(1999年)·兹比尔1147.76506
[62] 斯托尔茨,S。;N.亚当斯。;Kleiser,L.,《应用于不可压缩壁面流动的大涡模拟的近似反褶积模型》,流体物理学,13997-1015(2001)·Zbl 1184.76530号
[63] Sun,G。;Domaradzki,J.,《使用自适应滤波的隐式方法》,《计算物理杂志》,359,380-408(2018)·Zbl 1383.76294号
[64] Tadmor,E.,非线性守恒律谱方法的收敛性,SIAM J Numer Anal,26,30-44(1989)·Zbl 0667.65079号
[65] Tantikul,T。;Domaradzki,J.,《使用带自动过滤准则的截断navier-stokes方程进行大涡模拟》,J Turbul,N21(2010)
[66] Templeton,J。;Medic,G。;Kalitzin,G.,《基于涡流粘度的粗糙网格大涡模拟近壁处理》,《流体物理》,第17期,第105101页(2005年)·Zbl 1188.76158号
[67] 维达尔,A。;维努萨,R。;施拉特,P。;Nagib,H.,角几何形状对湍流方形管道中二次流的影响,《国际热流杂志》,67,69-78(2017)
[68] 维雷姆,B。;Geurts,B。;Kuerten,H.,关于动态混合亚脊模型的公式,流体物理,64057-4059(1994)·Zbl 0825.76362号
[69] 维雷姆,B。;Geurts,B。;Kuerten,H.,湍流混合层的大涡模拟,《流体力学杂志》,339357-390(1997)·Zbl 0900.76369号
[70] 藏,Y。;街道,R。;Koseff,J.R.,动态混合亚脊模型及其在湍流再循环流动中的应用,流体物理学A:流体动力学,53186-3196(1993)·Zbl 0925.76242号
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