Efectos de la discretización del modelo de escala subrejilla de Smagorinsky-Lilly en la simulación de grandes remolinos de capas límite estables
Autores: Banhos, Jonas; Matheou, Georgios
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Efectos de la discretización del modelo de escala subrejilla de Smagorinsky-Lilly en la simulación de grandes remolinos de capas límite estables
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Simulación de grandes remolinos
Modelos LES
Discretización numérica
Energía turbulenta
Modelo de subred
Modelo de Smagorinsky-Lilly
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
Los modelos de simulación de grandes remolinos (LES) son sensibles a la discretización numérica debido a la gran fracción de energía turbulenta resuelta y las fuertes interacciones no lineales entre los campos de escala resuelta y el modelo de escala subrejilla de turbulencia (SGS). Se investigan los efectos de la discretización del modelo SGS de Smagorinsky-Lilly. Se comparan tres esquemas de diferencias finitas. Se utilizan esquemas de diferencias centradas de segundo, cuarto y sexto orden para aproximar las derivadas espaciales del modelo SGS. En la LES de turbulencia isotrópica homogénea (HIT), incluyendo la mezcla turbulenta (no isotrópica) de un escalar pasivo, no se observan diferencias con respecto a la discretización del modelo SGS. Los resultados de la LES HIT se validan contra una simulación numérica directa, que resuelve todas las escalas de flujo y no incluye un modelo SGS. En la LES de una capa límite atmosférica moderadamente estable, los resultados de la LES dependen de la discretización SGS para resoluciones de malla gruesa. El esquema de segundo orden tiene un mejor rendimiento en resoluciones gruesas en comparación con los esquemas de orden superior. En general, se encuentra que las discretizaciones de orden superior del modelo Smagorinsky-Lilly no son beneficiosas en comparación con el esquema de segundo orden.
Descripción
Los modelos de simulación de grandes remolinos (LES) son sensibles a la discretización numérica debido a la gran fracción de energía turbulenta resuelta y las fuertes interacciones no lineales entre los campos de escala resuelta y el modelo de escala subrejilla de turbulencia (SGS). Se investigan los efectos de la discretización del modelo SGS de Smagorinsky-Lilly. Se comparan tres esquemas de diferencias finitas. Se utilizan esquemas de diferencias centradas de segundo, cuarto y sexto orden para aproximar las derivadas espaciales del modelo SGS. En la LES de turbulencia isotrópica homogénea (HIT), incluyendo la mezcla turbulenta (no isotrópica) de un escalar pasivo, no se observan diferencias con respecto a la discretización del modelo SGS. Los resultados de la LES HIT se validan contra una simulación numérica directa, que resuelve todas las escalas de flujo y no incluye un modelo SGS. En la LES de una capa límite atmosférica moderadamente estable, los resultados de la LES dependen de la discretización SGS para resoluciones de malla gruesa. El esquema de segundo orden tiene un mejor rendimiento en resoluciones gruesas en comparación con los esquemas de orden superior. En general, se encuentra que las discretizaciones de orden superior del modelo Smagorinsky-Lilly no son beneficiosas en comparación con el esquema de segundo orden.