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斯蒂芬·西蒙尼斯;丹尼尔·奥贝尔;马克西米利安·盖特克;詹妮、帕特里克;克劳斯，Mathias J。

用格子Boltzmann方法进行时间大涡模拟。 （英语） 兹伯利07518064

J.计算。物理学。 454，文章ID 110991，19 p.（2022）.
总结：我们首次研究了将格子Boltzmann方法（LBM）用于时间大涡模拟（TLES）。引入时间直接反褶积模型（TDDM）作为滤波离散速度Bhatnagar-Gross-Krook（BGK）Boltzmann方程的闭包，并引入正交多重松弛时间（MRT）碰撞。针对衰减均匀各向同性湍流，对新的方法组合进行了标定。泰勒-格林涡流被用作雷诺数800和3000的基准。对各种湍流量进行了数值评估。使用MRT LBM获得的数值结果与一种成熟的谱元方法进行了验证，无论是否使用拟议的湍流模型。在耗散率、能谱和耗散谱方面，观察到与直接数值模拟参考结果的定性良好一致。与没有TLES的欠分辨率模拟相比，后两者显示出微小的差异，但通过该模型，在捕捉低分辨率和中等分辨率的峰值区域时，耗散率显示出显著的改善。通过计算总耗散率误差，数值证明了TDDM与一阶和二阶离散化在单松弛时间和MRT碰撞中的一致性。测量子网格活动与能谱误差之间的相互作用可以作为所提议的MRT LBM TLES的概念证明。总之，该模型恢复并增强了LBM相对于目标方程的预期数值特征。

引用于2文件

MSC公司：

7.6亿 流体力学基本方法
76平方英尺 湍流
76天xx 不可压缩粘性流体

关键词：

格子Boltzmann方法;多次放松时间;谱元法;时间大涡模拟;直接反褶积

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\textit{S.Simonis}等人，《计算杂志》。物理学。454，文章ID 110991，19 p.（2022；Zbl 07518064）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Lallemand，P。；罗，L.-S。；Krafczyk，M。；Yong，W.-A.，几乎不可压缩流动的格子Boltzmann方法，J.Compute。物理。，431，第109713条pp.（2021）·Zbl 07511443号
[2] 艾登，C.K。；Clausen，J.R.，复杂流动的Lattice Boltzmann方法，阿努。流体力学版次。，42, 1, 439-472 (2010) ·Zbl 1345.76087号
[3] Jahanshaloo，L。；Pouryazdanpanah，E。；Che Sidik，N.A.，格子Boltzmann方法在湍流模拟中的应用综述，数值。热传输。，A部分，申请。，64, 11, 938-953 (2013)
[4] Kajzer，A。；Pozorski，J。；Szewc，K.，《三维泰勒-格林涡旋的大涡模拟：光滑粒子流体动力学、晶格玻尔兹曼和有限体积方法的比较》，J.Phys。Conf.序列号。，530，第012019条pp.（2014）
[5] 巴拉德，M.F。；Kocheemoolayil，J.G。；Kiris，C.C.，《用于机身噪声预测的Lattice Boltzmann和Navier-Stokes Cartesian CFD方法》（第23届AIAA计算流体动力学会议（2017）），4404
[6] Haussmann，M。；Ries，F。；杰普纳·哈尔滕霍夫，J.B。；李毅。；施密特，M。；韦尔奇，C。；伊利曼，L。；Böhm，B。；Nirschl，H。；Krause，M.J。；Sadiki，A.，用于分析IC发动机相关复杂流动的近壁模型大涡格Boltzmann方法的评估，计算，8，2，43（2020）
[7] Krause，M.J。；Kummerländer，A。；阿维斯，S.J。；Kusumaatmaja，H。；Dapelo，D。；克莱门斯，F。；Gaedtke，M。；哈芬，N。；水貂，A。；右主干。；Marquardt，J.E。；迈尔，M.-L。；Haussmann，M。；Simonis，S.，OpenLB-开放源格子Boltzmann代码，计算。数学。申请。，81, 258-288 (2021) ·Zbl 1524.76287号
[8] Löhner，R.，《迈向克服LES危机》，国际计算机杂志。流体动力学。，33, 3, 87-97 (2019)
[9] Hou，S。；斯特林，J。；陈，S。；Doolen，G.D.，高雷诺数流动的格子Boltzmann子网格模型（1994）·Zbl 0923.76275号
[10] Dong，Y.-H。；Sagaut，P。；Marie，S.，基于格子Boltzmann方法的大涡模拟惯性一致性子网格模型，Phys。流体，第20、3条，第35104页（2008年）·Zbl 1182.76212号
[11] Premnath，K.N。；M.J.帕蒂森。；Banerjee，S.，《使用格子Boltzmann方法对湍流进行动态亚网格尺度模拟》，《物理A》，388，13，2640-2658（2009）
[12] Weickert，M。；Teike，G。；施密特，O。；Sommerfeld，M.，格子Boltzmann框架内LES-WALE湍流模型的研究，计算。数学。申请。，59, 7, 2200-2214 (2010) ·Zbl 1193.76118号
[13] 马拉菠菜。；Sagaut，P.，格子Boltzmann方法的一致亚网格尺度建模，J.流体力学。，700, 514-542 (2012) ·Zbl 1248.76120号
[14] Sagaut，P.，《格子的高级子网格模型——基于Boltzmann的大循环模拟：理论公式》，计算。数学。申请。，59, 7, 2194-2199 (2010) ·Zbl 1193.76115号
[15] 马拉菠菜。；Sagaut，P.，格子Boltzmann方法的高级大涡模拟：近似反褶积模型，Phys。流体，23，10（2011）·Zbl 1308.76222号
[16] 马里，S。；Gloerfelt，X.，格子Boltzmann方法的自适应滤波，J.Compute。物理。，333, 212-226 (2017) ·Zbl 1375.76148号
[17] 纳森，P。；Haussmann，M。；Krause，M.J。；Adams，N.A.，用格子Boltzmann方法模拟湍流的自适应滤波，计算。流体，172510-523（2018）·Zbl 1410.76106号
[18] 雅各布·J。；马拉菠菜。；Sagaut，P.，基于格子Boltzmann方法的大涡模拟的新混合递归正则化Bhatnagar-Gross-Krook碰撞模型，J.Turbul。，19, 11, 1051-1076 (2018)
[19] Pruett，C.，《时间大循环模拟：理论与实现》，Theor。计算。流体动力学。，22, 3-4, 275-304 (2008) ·Zbl 1161.76500号
[20] Oberle，D。；C.D.普鲁特。；Jenny，P.，基于直接反褶积的时域大涡模拟，Phys。流体，32，6，第065112条pp.（2020）
[21] d’Humières，d.，三维多重弛豫时间格子Boltzmann模型，Philos。事务处理。R.Soc.伦敦。A、 数学。物理学。工程科学。，360, 1792, 437-451 (2002) ·Zbl 1001.76081号
[22] Simonis，S。；Haussmann，M。；Kronberg，L。；Dörfler，W。；Krause，M.J.，应用于均匀各向同性湍流的正交矩多重松弛时间晶格Boltzmann方法的线性和蛮力稳定性，Philos。事务处理。R.Soc.伦敦。A、 数学。物理学。工程科学。，3792208，第20200405条pp.（2021）
[23] 查韦兹·莫德纳，M。；马丁内斯·卡瓦，A。；鲁比奥，G。；Ferrer，E.，《优化D3Q19多重松弛格子Boltzmann方法中的自由参数以模拟欠分辨率湍流》，J.Compute。科学。，第45条，第101170页（2020年）
[24] Haussmann，M。；Simonis，S。；Nirschl，H。；Krause，M.J.，衰减均匀各向同性湍流的直接数值模拟-不同晶格Boltzmann方法稳定性、一致性和准确性的数值实验，国际期刊Mod。物理学。C、 30，09，文章1950074页（2019）
[25] 克劳斯，M。；阿维斯，S。；Kusumaatmaja，H。；Dapelo，D。；Gaedtke，M。；哈芬，N。；豪曼，M。；Jeppener-Haltenhoff，J。；Kronberg，L。；Kummerländer，A。；Marquardt，J。；佩策尔，T。；Simonis，S。；右主干。；吴，M。；Zarth，A.，OpenLB Release 1.4：开源Lattice Boltzmann代码（2020年11月）
[26] 阿贡国家实验室（2019年）
[27] Geurts，B.J。；Fröhlich，J.，《大规模模拟中预测精度限制的框架》，《物理学》。液体，14，6，L41-L44（2002）·兹比尔1185.76143
[28] Dellar，P.J.，晶格玻尔兹曼方程中的体积粘度和剪切粘度，物理学。E版，64，3，第031203条，pp.（2001）
[29] Brachet，M.E.，《泰勒-格林涡旋三维湍流的直接模拟》，流体动力学。研究，8，1-4，1-8（1991）
[30] Krämer，A。；王尔德，D。；Küllmer，K。；Reith，D。；Foysi，H.，正则晶格玻尔兹曼方法的伪熵推导，物理学。版本E，100，2，第023302条pp.（2019）
[31] DeBonis，J.，《使用高分辨率显式有限差分方法解决泰勒-格林涡旋问题》，（第51届AIAA航空航天科学会议，包括新视野论坛和航空航天博览会（2013）），382
[32] Fauconnier，D。；转向架，C。；Dick，E.，《关于松弛滤波在大涡模拟中的性能》，J.Turbul。，14, 1, 22-49 (2013) ·Zbl 1273.76194号
[33] Pope，S.B.，《湍流》（2001），剑桥大学出版社
[34] Wilczek，M。；成田，Y.，平均流量随机扫掠假设湍流的波数频谱，Phys。E版，第86、6条，第066308页（2012年）
[35] Deville，M.O。；菲舍尔，P.F。；Mund，E.H.，《不可压缩流体流动的高阶方法》，第9卷（2002），剑桥大学出版社·Zbl 1007.76001号
[36] Dellar，P.J.，使用多重松弛时间的晶格Boltzmann方程的不可压缩极限，J.Compute。物理。，190, 351-370 (2003) ·Zbl 1076.76063号
[37] 梅，R。；罗，L.-S。；Lallemand，P。；d’Humières，d.，格子Boltzmann模拟的一致初始条件，计算。流体，35，8-9，855-862（2006）·Zbl 1177.76319号
[38] Fu，L。；胡晓云。；Adams，N.A.，一类新的双曲守恒律自适应高阶定向ENO格式，J.Compute。物理。，374, 724-751 (2018) ·Zbl 1416.65262号
[39] Geurts，B.J.，大涡模拟中出现的误差分析，Philos。事务处理。R.Soc.伦敦。A、 数学。物理学。工程科学。，367, 1899, 2873-2883 (2009) ·兹比尔1185.76722
[40] 科雷克萨斯州。；肖伯德，B。；Latt，J.，《格子Boltzmann框架中碰撞模型的综合比较：理论研究》，Phys。E版，100，第033305条pp.（2019）
[41] 何，X。；Luo，L.-S.，不可压缩Navier-Stokes方程的格子Boltzmann模型，J.Stat.Phys。，88, 3, 927-944 (1997) ·Zbl 0939.82042号
[42] Bauer，M。；席尔瓦，G。；Rüde，U.，晶格玻尔兹曼方法的D3Q19晶格模型的截断误差，J.Comput。物理。，405，第109111条，第（2020）页·Zbl 1453.76157号
[43] Simonis，S。；M.弗兰克。；Krause，M.J.，《关于松弛系统及其与标量对流扩散方程离散速度Boltzmann模型的关系》，Philos。事务处理。R.Soc.伦敦。A、 数学。物理学。工程科学。，3782175，第20190400条pp.（2020）·Zbl 1470.76080号
[44] 乌贝蒂尼，S。；Asinari，P。；Succi，S.，《玻尔兹曼晶格的三种方法：统一的时间推进图》，Phys。E版，81，第016311条，pp.（2010）
[45] Holdych，D.J。；Noble，D.R。；Georgiadis，J.G。；Buckius，R.O.，格子Boltzmann方法的截断误差分析，J.Compute。物理。，193, 2, 595-619 (2004) ·Zbl 1040.76052号
[46] 垃圾，M。；Klar，A。；罗，L.-S.，晶格玻尔兹曼方程的渐近分析，J.Compute。物理。，210, 2, 676-704 (2005) ·Zbl 1079.82013年
[47] 盖尔，M。；Lenz，S。；Schönherr，M。；Krafczyk，M.，用累积晶格Boltzmann方法对衰减Taylor-Green涡旋的欠分辨率和大涡模拟，Theor。计算。流体动力学。，35, 2, 169-208 (2021)
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