×

基于多尺度框架的通用亚网格涡粘性模型的改进。 (英语) Zbl 1507.76081号

小结:通过重新构造由Z.顾等【“湍流通道流中通用亚网格涡粘性模型的性质”,Europhys.Lett.94,No.3,Article ID 34003(2011;doi:10.1209/0295-5075/94/34003)].UMSM通过将多尺度Smagorinsky模型的“小尺度”形式与由次脊尺度(SGS)运动控制的动态次网格特征长度相结合,适用于壁面湍流的大涡模拟。动态子网格特征长度由特征波数确定,该特征波数是在已知SGS湍流动能和耗散波数的情况下,根据新的能量加权平均法计算得出的。耗散波数由SGS湍流动能谱方程和总耗散率谱方程导出。UMSM用于模拟充分发展的通道流和经过方形圆柱体的湍流。动态子网格特征长度与Germano方法相对应,用于评估湍流特征的快速波动小尺度行为和空间变化。充分发展河道水流的结果表明,流向速度误差和速度波动变化缓慢。不同多尺度Smagorinsky系数(Cs')的UMSM误差的平坦性表明,该模型对(Cs'\)的值相对不敏感。此外,UMSM对网格分辨率的敏感度较低,因为与RVBMM公司[U.拉什霍夫V.格雷夫迈耶,J.计算。物理学。234, 79–107 (2013;Zbl 1284.76316号)]DSM公司[C.梅内沃等,《流体力学杂志》。319, 353–385 (1996;Zbl 0882.76029号)].总的来说,所提出的模型和DSM表现出相似的行为,两种LES公式与直接数值模拟的参考数据吻合良好。然而,UMSM的计算效率更高,比动态Smagorinsky模型快17%。

MSC公司:

76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Y.贝纳拉法。;Cioni,O。;Ducros,F.,RANS/LES耦合用于粗网格上高雷诺数非定常湍流模拟,计算。方法应用。机械。工程,1952939-2960(2006)·Zbl 1176.76050号
[2] Majander,P。;Siikonen,T.,有限体积计算中基于Smagorinsky的次脊尺度模型评估,国际。J.数字。方法流体,40735-774(2002)·Zbl 1076.76537号
[3] 莱弗克,E。;托斯基,F。;Shao,L.,Shear改进的smagorinsky壁面湍流大涡模拟模型,《流体力学杂志》。,570, 491-502 (2007) ·Zbl 1105.76034号
[4] Pakzad,A.,《阻尼函数修正Smagorinsky模型的过度耗散》,数学。方法应用。科学。,40, 5933-5945 (2017) ·兹比尔1382.76117
[5] Germano,M。;Piomelli,美国。;Moin,P.,动态亚脊尺度涡流粘度模型,Phys。流体A,3,3,1760-1765(1991)·兹比尔0825.76334
[6] 辛格,S。;You,D.,用于湍流大涡模拟的动态全局系数混合亚脊尺度模型,《国际热流学杂志》,42,8,94-104(2013)
[7] 臧,Y。;街道,R.L。;Koseff,J.R.,《动态混合亚脊尺度模型及其在湍流再循环流动中的应用》,Phys。流体A,5,12,3186-3196(1993)·兹伯利0925.76242
[8] Ghosal,S。;Lund,T.S。;Moin,P.,湍流大涡模拟的动态局部化模型,J.流体力学。,286, 229-255 (1995) ·Zbl 0837.76032号
[9] Meneveau,C。;Lund,T.S。;Cabot,W.H.,湍流的拉格朗日动力学亚脊尺度模型,流体力学杂志。,319, 353-385 (1996) ·Zbl 0882.76029号
[10] Nicoud,F。;Ducros,F.,基于速度梯度张量平方的子网格尺度应力建模,Flow Turbul。库布斯特。,62, 3, 183-200 (1999) ·Zbl 0980.76036号
[11] Vreman,A.W.,《湍流剪切流的涡流粘性亚脊尺度模型:代数理论和应用》,物理学。流体,16,10,3670-3681(2004)·Zbl 1187.76543号
[12] Nicoud,F。;托达·H·B。;Cabrit,O.,《使用奇异值构建用于大涡模拟的亚脊尺度模型》,Phys。流体,23,8,99-192(2011)
[13] Trias,F.X。;Folch,D。;Gorobets,A.,为涡流粘度亚脊尺度模型构建适当的不变量,Phys。流体,27,第065103条pp.(2015)
[14] Arya,N。;De,A.,网格敏感性对旋转流和分离-再附流大涡模拟壁适配SGS模型性能的影响,计算。数学。申请。,78, 6, 2035-2051 (2019) ·Zbl 1442.65239号
[15] 北卡罗来纳州帕克。;Lee,S。;Lee,J.,具有全局模型系数的动态亚脊尺度涡流粘度模型,Phys。流体,18,第125109条pp.(2006)·Zbl 1146.76500号
[16] 你,D。;Moin,P.,用于复杂几何形状中大涡模拟的动态全局系数亚网格尺度涡粘性模型,Phys。流体,19,第065110条,pp.(2007)·Zbl 1182.76861号
[17] 休斯·T·J·R。;Mazzei,L。;Jansen,K.E.,大涡模拟和变分多尺度方法,计算。视觉。科学。,3,47-59(2000年)·Zbl 0998.76040号
[18] 休斯·T·J·R。;Mazzei,L。;Oberai,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,13,2,505-512(2001)·Zbl 1184.76236号
[19] 休斯·T·J·R。;Oberai,A.A。;Mazzei,L.,用变分多尺度方法对湍流通道流动进行大涡模拟,Phys。流体,13,6,1784-1799(2001)·Zbl 1184.76237号
[20] Walters,K。;Bhushan,S.,关于大涡模拟中多尺度涡粘性模型的光谱能量传递的注释,Phys。《流体》,第17、11章,第118102页(2005年)·Zbl 1188.76170号
[21] 顾振林。;Jiao,J.Y。;Zhang,Y.W.,湍流通道流中通用亚网格涡粘性模型的性质,Europhys。莱特。,94, 3, 34003 (2011)
[22] 顾振林。;Jiao,J.Y。;Zhang,Y.W.,使用动态混合长度次脊尺度模型的大涡模拟,国际。J.数字。《液体方法》,69,9,1457-1472(2012)·Zbl 1253.76046号
[23] Beare,R.J.,《定义部分重解边界层湍流模拟的长度尺度》,《边界》-铺设。Meteorol公司。,151, 1, 39-55 (2014)
[24] Meyers,J。;Sagaut,P.,关于标准和变分多尺度Smagorinsky模型的模型系数,J.流体力学。,569287-319(2006年)·Zbl 1165.76354号
[25] Vreman,A.W.,大循环模拟中变分多尺度方法的滤波模拟,Phys。流体,15,8,L61-L64(2003)·Zbl 1186.76552号
[26] Levasseur,V.公司。;Sagaut,P。;Chalot,F.,非结构化网格上可压缩流动模拟的基于熵变量的VMS/GLS方法,计算。方法应用。机械。工程,195,9-12,1154-1179(2006)·Zbl 1115.76050号
[27] 萨格特,P。;Ciardi,M.,一种结合离散插值滤波器的有限体积变分多尺度方法,用于大范围模拟各向同性湍流和充分发展的河道水流,Phys。流体,18,11,第115101条pp.(2006)·Zbl 1146.76518号
[28] 霍尔曼,J。;休斯·T·J·R。;Oberai,A.A.,河道水流变分多尺度大涡模拟的尺度划分敏感性,Phys。流体,16,3,824-827(2004)·Zbl 1186.76234号
[29] 休斯·T·J·R。;威尔斯,G.N。;Wray,A.A.,均匀各向同性湍流大涡模拟中的能量传递和谱涡粘性:在一系列离散化上动态Smagorinsky和多尺度模型的比较,Phys。流体,16,11,4044-4052(2004)·Zbl 1187.76226号
[30] Sagaut,P。;Levasseur,V.,谱变分多尺度方法对各向同性湍流大涡模拟的敏感性,Phys。流体,17,3,第035113条pp.(2005)·Zbl 1187.76456号
[31] 科克尔,R。;Bricteux,L。;Winckelmans,G.,多尺度子网格模型的尺度依赖性和渐近极高雷诺数谱行为,Phys。流体,21,8,第085101条pp.(2009)·Zbl 1183.76153号
[32] 穆卡勒德,F。;Mangani,L。;Darwish,M.,《计算流体动力学中的有限体积法:OpenFOAM和Matlab的高级介绍》(2015),Springer International Publishing:Springer国际出版社,纽约·Zbl 1329.76001号
[33] Lar Kermani,E。;鲁希,E。;Porté-Agel,Fernando,使用OpenFOAM评估河道水流大涡模拟中的调制梯度模型,J.Turbul。,19, 7, 600-620 (2018)
[34] Issa,R.I。;Gosman,医学博士。;Watkins,A.P.,《用非迭代隐式格式计算可压缩和不可压缩再循环流》,J.Compute。物理。,62, 1, 66-82 (1986) ·Zbl 0575.76008号
[35] 韦勒,H.G。;塔博尔,G。;Jasak,H.C.,使用面向对象技术的计算连续体力学张量方法,计算。物理。,12, 6, 620-631 (1998)
[36] 莫瑟,R.D。;Kim,J。;Mansour,N.N.,直接数值模拟高达\(\operatorname{回复}_\tau=590\),物理。流体,11,4,943-945(1999)·Zbl 1147.76463号
[37] 斯托尔茨,S。;施拉特,P。;Kleiser,L.,用于过渡流和湍流大涡模拟的高通过滤涡流粘度模型,Phys。流体,17,6,第065103条pp.(2005)·Zbl 1187.76501号
[38] D.K.Lilly,《数值实验中小尺度湍流的表示》,载于《IBM科学计算研讨会环境科学论文集》,美国约克敦高地,1967年。
[39] Ouvrard,H。;库布斯,B。;Dervieux,A.,非结构化网格上圆柱绕流的经典和变分多尺度大涡模拟,计算与流体,39,7,1083-1094(2010)·Zbl 1242.76080号
[40] Farhat,C。;Rajasekharan,A。;Koobus,B.,非结构化网格上大涡模拟的动态变分多尺度方法,计算。方法应用。机械。工程,195,13-16,1667-1691(2006)·Zbl 1116.76046号
[41] 穆萨德,C。;Wornom,S。;Salvetti,M.V.,动态亚脊尺度建模在钝体流动变分多尺度大涡模拟中的影响,机械学报。,225, 12, 3309-3323 (2014) ·Zbl 1326.76049号
[42] 梅森,P.J。;Callen,N.S.,《关于湍流通道流动大涡模拟中的亚脊尺度涡流系数的大小》,《流体力学杂志》。,162, 439-462 (1986) ·Zbl 0582.76064号
[43] 维卢迪斯,I。;Zhang,Y。;Mcguirk,J.J.,使用基于能量谱耗散的新亚脊尺度模型的壁面流大涡模拟,J.Appl。机械。,75, 2, 340-345 (2008)
[44] Pao,Y.H.,大波数下湍流速度和标量场的结构,Phys。流体,8,6,1063-1075(1965)
[45] Sagaut,P.,《不可压缩流动的大涡模拟:简介》(2006年),《施普林格:施普林格柏林》·Zbl 1091.76001号
[46] Yoshizawa,A。;Horiuti,K.,《湍流大涡模拟的统计衍生亚网格尺度动能模型》,物理学杂志。日本社会,54,82834-2839(1985)
[47] 扎哈罗夫,V.E。;L'vov,V.S。;Falkovich,G.,《科尔莫戈洛夫湍流谱I》(1992),《施普林格:施普林格柏林》·Zbl 0786.76002号
[48] Kovasznay,L.S.G.,局部各向同性湍流谱,J.Aeronaut。科学。,15, 12, 745-753 (1948)
[49] Chandrasekhar,S.,《海森堡湍流基本理论》,Proc。英国皇家学会。,200, 1060, 20-33 (1949) ·Zbl 0036.25502号
[50] Davidson,P.A.,Turbulence(2004),牛津大学出版社:牛津大学出版社伦敦·Zbl 1061.76001号
[51] 拉什霍夫,美国。;Gravemeier,V.,《湍流大涡模拟变分多尺度方法中的多重分形亚脊尺度建模》,J.Compute。物理。,234, 79-107 (2013) ·Zbl 1284.76316号
[52] Knopp,T。;张晓强。;Kessler,R.,《使用近壁建模对不可压缩高雷诺数流动进行大规模模拟的工业有限体积代码的增强》,计算。方法应用。机械。工程,199890-902(2010)·Zbl 1406.76030号
[53] Sohankar,A。;戴维森,L。;Norberg,C.,《方柱绕流的大涡模拟:不同亚网格模型的比较》,《流体工程杂志》,122,39-47(2000)
[54] 黄,S.H。;Li,Q.S.,用于大涡模拟的新型动力学单方程次脊尺度模型,国际。J.数字。方法工程,81835-865(2010)·Zbl 1183.76778号
[55] 斯里尼瓦斯,Y。;比斯瓦斯,G。;Parihar,A.S.,高雷诺数方柱湍流的大涡模拟,J.Eng.Mech。,132, 3, 327-335 (2006)
[56] 曾,K。;Li,A.N。;Rana,Z.A.,方柱周围湍流的隐式大涡模拟,(R e=22 000),计算与流体,226,文章105000 pp.(2021)·Zbl 1521.76494号
[57] 库布斯,B。;Farhat,C.,《非结构网格上可压缩湍流大涡模拟的变分多尺度方法——在涡脱落中的应用》,计算。方法应用。机械。工程,1931367-1383(2004)·Zbl 1079.76567号
[58] 罗迪,W。;Ferziger,J.H。;Breuer,M.,《大涡模拟的现状:研讨会结果》,J.Fluids Eng.,119,2,248-262(1997)
[59] Voke,P.R.,《流经方形圆柱体的流量:试验案例LES2》(直接和大涡模拟II(1997)),355-373
[60] 曹毅。;Tamura,T.,使用结构化和非结构化网格对方形圆柱绕流进行大涡模拟,计算与流体,137,36-54(2016)·兹比尔1390.76136
[61] Fureby,C。;Tabor,G。;Weller,H.G.,方形棱镜周围流动的大涡模拟,AIAA J.,38,3,442-452(2000)
[62] Rodi,W.,《钝体周围流动的LES和RANS计算比较》,J.Wind Eng.Ind.Aerodyn。,69, 55-75 (1997)
[63] Forti,D。;Dede,L.,在高性能计算框架中使用VMS-LES建模对Navier-Stokes方程进行半隐式BDF时间离散,Compute.&流体,117168-182(2015)·Zbl 1390.76149号
[64] Trias,F。;Gorobets,A。;Oliva,A.,雷诺数为22000的方形圆柱体周围湍流:DNS研究,计算与流体,123,87-98(2015)·Zbl 1390.76230号
[65] 田村,T。;Ono,Y.,湍流中棱柱体气动弹性不稳定性的大涡模拟分析,J.Wind Eng.Ind.Aerodyn。,91, 12-15, 1827-1846 (2003)
[66] Tran,S.公司。;卡明斯,R。;Sahni,O.,基于有限元的钝体上方流动大涡模拟,计算与流体,158221-235(2017)·Zbl 1390.76361号
[67] 朗德,B.E。;斯伯丁,D.B.,湍流的数值计算,计算。方法应用。机械。工程,3269-289(1974)·Zbl 0277.76049号
[68] Floerfelt,X。;Cinnella,P.,《周期性山丘上水流的大涡模拟要求》,flow Turbul。库布斯特。,103,55-91(2019)
[69] 田,G。;Xiao,Z.L.,关于亚临界雷诺数3900下圆柱绕流大涡模拟的新见解,AIP Adv.,10,文章085321 pp.(2020)
[70] Ghosal,S.,《湍流大涡模拟中的数值误差分析》,J.Compute。物理。,125, 187-206 (1996) ·Zbl 0848.76043号
[71] 弗勒曼,B。;Geurts,B。;Kuerten,H.,时间混合层大涡模拟中数值格式的比较,国际。J.数字。液体方法,22,4,297-311(1996)·Zbl 0885.76069号
[72] Kravchenko,A。;Moin,P.,《关于湍流大涡模拟中数值误差的影响》,J.Compute。物理。,131310-322(1997年)·Zbl 0872.76074号
[73] Meyers,J。;Sagaut,P。;Geurts,B.,《多目标大涡模拟的最佳模型参数》,Phys。流体,18,第095103条,pp.(2006)·Zbl 1185.76727号
[74] Meyers,J。;Geurts,B。;Sagaut,P.,《使用Smagoresk模型进行大规模模拟时中心有限体积离散化的计算误差评估》,J.Compute。物理。,227, 156-173 (2007) ·Zbl 1280.76012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。