Simulación de Vórtices Continuos vs. Métodos de Simulación que Imponen Resolución para Flujos Turbulentos
Autores: Fagbade, Adeyemi; Heinz, Stefan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulación de Vórtices Continuos vs. Métodos de Simulación que Imponen Resolución para Flujos Turbulentos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Flujos turbulentos
Métodos de simulación
Resolución de flujo
Costo computacional
Simulación de remolinos continua
Análisis variacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El concepto habitual de métodos de simulación para flujos turbulentos es imponer una cierta (parcial) resolución del flujo. Este concepto se vuelve problemático lejos de los regímenes límite de ninguna o casi completa resolución del flujo: las discrepancias entre la resolución del flujo impuesta y la real pueden implicar un comportamiento del modelo poco fiable y un alto costo computacional para compensar las deficiencias de la simulación. Un enfoque matemático exacto basado en el análisis variacional proporciona una solución a estos problemas. La simulación de vórtices continuos de error mínimo (CES) diseñada de esta manera permite simulaciones en las que el modelo responde activamente a las variaciones en la resolución del flujo aumentando o disminuyendo su contribución a la simulación según sea necesario. Este artículo presenta la primera aplicación de los métodos CES a una simulación de flujo turbulento de complejidad moderada y número de Reynolds relativamente alto: el flujo de joroba montado en la pared de la NASA. Se muestra que CES funciona igual de bien o mejor que los métodos de simulación que casi resuelven, a una fracción muy baja del costo computacional. Se informan ventajas significativas en costo computacional y rendimiento en comparación con métodos de simulación parcialmente resolventes populares, incluyendo la simulación de vórtices desprendidos y la simulación de grandes vórtices modelados en la pared. Se identifican características características de la estructura del flujo asintótico sobre la base de las simulaciones CES.
Descripción
El concepto habitual de métodos de simulación para flujos turbulentos es imponer una cierta (parcial) resolución del flujo. Este concepto se vuelve problemático lejos de los regímenes límite de ninguna o casi completa resolución del flujo: las discrepancias entre la resolución del flujo impuesta y la real pueden implicar un comportamiento del modelo poco fiable y un alto costo computacional para compensar las deficiencias de la simulación. Un enfoque matemático exacto basado en el análisis variacional proporciona una solución a estos problemas. La simulación de vórtices continuos de error mínimo (CES) diseñada de esta manera permite simulaciones en las que el modelo responde activamente a las variaciones en la resolución del flujo aumentando o disminuyendo su contribución a la simulación según sea necesario. Este artículo presenta la primera aplicación de los métodos CES a una simulación de flujo turbulento de complejidad moderada y número de Reynolds relativamente alto: el flujo de joroba montado en la pared de la NASA. Se muestra que CES funciona igual de bien o mejor que los métodos de simulación que casi resuelven, a una fracción muy baja del costo computacional. Se informan ventajas significativas en costo computacional y rendimiento en comparación con métodos de simulación parcialmente resolventes populares, incluyendo la simulación de vórtices desprendidos y la simulación de grandes vórtices modelados en la pared. Se identifican características características de la estructura del flujo asintótico sobre la base de las simulaciones CES.