Hacia un modelo de escala subrejilla adaptativo a la escala en LES para el flujo turbulento pasado una esfera
Autores: Marefat, H. Ali; Alam, Jahrul M; Pope, Kevin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Hacia un modelo de escala subrejilla adaptativo a la escala en LES para el flujo turbulento pasado una esfera
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Flujo turbulento
Simulación de grandes remolinos
Modelado a escala subrejilla
Estiramiento de vórtices
Mecanismos de tasa de deformación
Burbuja de recirculación
Licencia
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Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio explora la dinámica del flujo turbulento alrededor de una esfera a un número de Reynolds de Re=103 utilizando simulación de grandes remolinos, centrándose en la intrincada conexión entre los vórtices y la deformación dentro de la burbuja de recirculación de la estela. Empleando un enfoque de modelado de subredes relativamente nuevo basado en la adaptabilidad de escala, esta investigación implementa una relación funcional para calcular ksgs que abarca tanto los mecanismos de estiramiento de vórtices como los de tasa de deformación, esenciales para el proceso de cascada de energía. La efectividad de este enfoque se analiza en la estela de la esfera, particularmente en la burbuja de recirculación, en el número de Reynolds especificado. También se evalúa en comparación con dos modelos de subredes diferentes a través de un análisis detallado de las estructuras coherentes dentro de la burbuja de recirculación. Estos modelos -adaptativos a la escala, k-Ecuación y k-Ecuación dinámica- se evalúan por su capacidad para capturar la compleja dinámica del flujo cerca de la estela. Los hallazgos indican que, si bien todos los modelos simulan de manera competente las características clave de la estela turbulenta, como la formación de vórtices y la distribución de energía cinética, exhiben fortalezas y limitaciones únicas en la representación de características específicas del flujo. El modelo adaptativo a la escala muestra una buena capacidad para ajustarse dinámicamente a las condiciones locales del flujo, mejorando así la representación de estructuras turbulentas y la viscosidad de remolino. De manera similar, el modelo dKE exhibe ventajas en la disipación de energía y la dinámica de vórtices debido a su capacidad para ajustar coeficientes dinámicamente en función de las condiciones locales. El análisis comparativo y la evaluación estadística del estiramiento de vórtices y la deformación a través de los modelos profundizan la comprensión de las asimetrías e intensidades de la turbulencia, proporcionando información crucial para avanzar en el diseño y análisis aerodinámico en varios campos de la ingeniería y sentando las bases para futuras exploraciones sofisticadas de modelado de turbulencia.
Descripción
Este estudio explora la dinámica del flujo turbulento alrededor de una esfera a un número de Reynolds de Re=103 utilizando simulación de grandes remolinos, centrándose en la intrincada conexión entre los vórtices y la deformación dentro de la burbuja de recirculación de la estela. Empleando un enfoque de modelado de subredes relativamente nuevo basado en la adaptabilidad de escala, esta investigación implementa una relación funcional para calcular ksgs que abarca tanto los mecanismos de estiramiento de vórtices como los de tasa de deformación, esenciales para el proceso de cascada de energía. La efectividad de este enfoque se analiza en la estela de la esfera, particularmente en la burbuja de recirculación, en el número de Reynolds especificado. También se evalúa en comparación con dos modelos de subredes diferentes a través de un análisis detallado de las estructuras coherentes dentro de la burbuja de recirculación. Estos modelos -adaptativos a la escala, k-Ecuación y k-Ecuación dinámica- se evalúan por su capacidad para capturar la compleja dinámica del flujo cerca de la estela. Los hallazgos indican que, si bien todos los modelos simulan de manera competente las características clave de la estela turbulenta, como la formación de vórtices y la distribución de energía cinética, exhiben fortalezas y limitaciones únicas en la representación de características específicas del flujo. El modelo adaptativo a la escala muestra una buena capacidad para ajustarse dinámicamente a las condiciones locales del flujo, mejorando así la representación de estructuras turbulentas y la viscosidad de remolino. De manera similar, el modelo dKE exhibe ventajas en la disipación de energía y la dinámica de vórtices debido a su capacidad para ajustar coeficientes dinámicamente en función de las condiciones locales. El análisis comparativo y la evaluación estadística del estiramiento de vórtices y la deformación a través de los modelos profundizan la comprensión de las asimetrías e intensidades de la turbulencia, proporcionando información crucial para avanzar en el diseño y análisis aerodinámico en varios campos de la ingeniería y sentando las bases para futuras exploraciones sofisticadas de modelado de turbulencia.