Un algoritmo híbrido de simulación de grandes remolinos basado en la descomposición implícita del dominio
Autores: E. Fard, Amir; Utyuzhnikov, Sergey
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un algoritmo híbrido de simulación de grandes remolinos basado en la descomposición implícita del dominio
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Resolución
Remolinos cerca de la pared
Simulación de remolinos grandes
LES modelado de pared
Simulaciones de Navier-Stokes promediadas en Reynolds
Descomposición zonal RANS/LES
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
La resolución de pequeños remolinos cercanos a la pared encontrados en flujos de alto número de Reynolds utilizando la simulación de grandes remolinos (LES) requiere mallas muy finas que pueden ser computacionalmente prohibitivas. Como resultado, el uso de LES modelado en la pared como alternativa se está volviendo más popular. En este artículo, se extiende el enfoque de descomposición de dominio cercano a la pared (NDD) que originalmente se desarrolló para simulaciones de Navier-Stokes promediadas en Reynolds (RANSs) a la descomposición zonal híbrida RANS/LES. El algoritmo se implementa en dos etapas. Primero, la solución se calcula en todas partes con LES en una malla gruesa utilizando una nueva condición de contorno de deslizamiento no local para la velocidad instantánea en la pared. Luego, la solución se vuelve a calcular en la región cercana a la pared con RANS. Las condiciones de contorno de deslizamiento utilizadas en la primera etapa garantizan que la solución compuesta sea suave en la interfaz de la región interna/externa. Otra ventaja del modelo es que la viscosidad turbulenta en la región interna se calcula en función de la velocidad RANS correspondiente. Esto muestra una mejora sobre aquellos modelos híbridos que tienen solo un campo de velocidad en todo el dominio obtenido de LES. El modelo se realiza en el código fuente abierto OpenFOAM con diferentes aproximaciones de viscosidad turbulenta y se aplica al flujo en canal plano en números de Reynolds de fricción de 180, 2000 y 4200. La velocidad media en la dirección del flujo y las intensidades de esfuerzo de Reynolds se predicen razonablemente bien en comparación con las soluciones obtenidas con LES no resueltos y los puntos de referencia de DNS disponibles. No se requiere una fuerza adicional en la interfaz, mientras que la discrepancia en la capa logarítmica se reduce esencialmente en todos los casos.
Descripción
La resolución de pequeños remolinos cercanos a la pared encontrados en flujos de alto número de Reynolds utilizando la simulación de grandes remolinos (LES) requiere mallas muy finas que pueden ser computacionalmente prohibitivas. Como resultado, el uso de LES modelado en la pared como alternativa se está volviendo más popular. En este artículo, se extiende el enfoque de descomposición de dominio cercano a la pared (NDD) que originalmente se desarrolló para simulaciones de Navier-Stokes promediadas en Reynolds (RANSs) a la descomposición zonal híbrida RANS/LES. El algoritmo se implementa en dos etapas. Primero, la solución se calcula en todas partes con LES en una malla gruesa utilizando una nueva condición de contorno de deslizamiento no local para la velocidad instantánea en la pared. Luego, la solución se vuelve a calcular en la región cercana a la pared con RANS. Las condiciones de contorno de deslizamiento utilizadas en la primera etapa garantizan que la solución compuesta sea suave en la interfaz de la región interna/externa. Otra ventaja del modelo es que la viscosidad turbulenta en la región interna se calcula en función de la velocidad RANS correspondiente. Esto muestra una mejora sobre aquellos modelos híbridos que tienen solo un campo de velocidad en todo el dominio obtenido de LES. El modelo se realiza en el código fuente abierto OpenFOAM con diferentes aproximaciones de viscosidad turbulenta y se aplica al flujo en canal plano en números de Reynolds de fricción de 180, 2000 y 4200. La velocidad media en la dirección del flujo y las intensidades de esfuerzo de Reynolds se predicen razonablemente bien en comparación con las soluciones obtenidas con LES no resueltos y los puntos de referencia de DNS disponibles. No se requiere una fuerza adicional en la interfaz, mientras que la discrepancia en la capa logarítmica se reduce esencialmente en todos los casos.