Sobre el Desarrollo de un Solucionador Implícito de Galerkin Discontinuo para Flujos de Gas Real Turbulentos
Autores: Mantecca, Edoardo; Colombo, Alessandro; Ghidoni, Antonio; Noventa, Gianmaria; Pasquale, David; Rebay, Stefano
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Sobre el Desarrollo de un Solucionador Implícito de Galerkin Discontinuo para Flujos de Gas Real Turbulentos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Eficiente
Implementación
Modelos de gas real
Flujos turbulentos
Modelos termodinámicos
Flujos numéricos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El objetivo de este trabajo es describir una implementación eficiente de modelos de gases reales cúbicos y multiparamétricos en un solucionador de Galerkin discontinuo existente para extender sus capacidades a la simulación de flujos turbulentos de gases reales. Los modelos termodinámicos adoptados son van der Waals, Peng-Robinson y Span-Wagner, que difieren entre sí en términos de precisión y costo computacional. Los flujos numéricos convectivos a través de las interfaces de los elementos se calculan con un solucionador de Riemann linealizado consistente termodinámicamente, mientras que para las condiciones de contorno se emplea una expresión linealizada de los invariantes generalizados de Riemann. Las propiedades de transporte se tratan como cantidades dependientes de la temperatura y la densidad a través de correlaciones multiparamétricas. Se adopta una integración temporal implícita; la matriz Jacobiana y las derivadas termodinámicas se obtienen con la herramienta de diferenciación automática Tapenade. La precisión del solucionador se evalúa calculando tanto casos de prueba de gases reales en estado estacionario como no estacionario disponibles en la literatura, y se investiga el efecto del tamaño de la malla y el grado polinómico de aproximación en la precisión de la solución. Se observa un buen acuerdo con datos experimentales y de referencia numérica, y fenómenos específicos no clásicos son bien reproducidos por el solucionador.
Descripción
El objetivo de este trabajo es describir una implementación eficiente de modelos de gases reales cúbicos y multiparamétricos en un solucionador de Galerkin discontinuo existente para extender sus capacidades a la simulación de flujos turbulentos de gases reales. Los modelos termodinámicos adoptados son van der Waals, Peng-Robinson y Span-Wagner, que difieren entre sí en términos de precisión y costo computacional. Los flujos numéricos convectivos a través de las interfaces de los elementos se calculan con un solucionador de Riemann linealizado consistente termodinámicamente, mientras que para las condiciones de contorno se emplea una expresión linealizada de los invariantes generalizados de Riemann. Las propiedades de transporte se tratan como cantidades dependientes de la temperatura y la densidad a través de correlaciones multiparamétricas. Se adopta una integración temporal implícita; la matriz Jacobiana y las derivadas termodinámicas se obtienen con la herramienta de diferenciación automática Tapenade. La precisión del solucionador se evalúa calculando tanto casos de prueba de gases reales en estado estacionario como no estacionario disponibles en la literatura, y se investiga el efecto del tamaño de la malla y el grado polinómico de aproximación en la precisión de la solución. Se observa un buen acuerdo con datos experimentales y de referencia numérica, y fenómenos específicos no clásicos son bien reproducidos por el solucionador.