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Un enfoque de movimiento de cuadrícula dinámica computacionalmente eficiente para simulaciones arbitrarias de Lagrange-Euler

Autores: Leprevost, Antonin; Faucher, Vincent; Puscas, Maria Adela

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Un enfoque de movimiento de cuadrícula dinámica computacionalmente eficiente para simulaciones arbitrarias de Lagrange-Euler


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Cálculo de movimiento en cuadrícula
Simulaciones ALE
Ecuación parabólica
Ecuación hiperbólica
Eficiencia computacional
Calidad de la malla

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El presente artículo aborda el tema del cálculo del movimiento de la malla en simulaciones de Lagrange-Euler Arbitrarias (ALE), donde una malla de fluido debe actualizarse para seguir los desplazamientos de los límites lagrangianos. Una práctica común es deducir el movimiento de los nodos internos de la malla a partir de una ecuación parabólica, como la ecuación armónica, lo que introduce un costo computacional adicional para el solucionador de fluidos. Se propone una estrategia alternativa para minimizar ese costo cambiando de la ecuación parabólica a una ecuación hiperbólica, implementando un término adicional de derivada temporal que permite una solución explícita del problema del movimiento de la malla. Así se obtiene un problema dinámico ficticio para la malla, con parámetros materiales dedicados que deben ser cuidadosamente elegidos para mejorar la eficiencia computacional y preservar la calidad de la malla y la precisión de la solución del problema físico. Después de recordar los fundamentos de la expresión ALE de las ecuaciones de Navier-Stokes y describir la ecuación hiperbólica propuesta para el problema del movimiento de la malla, el artículo proporciona la caracterización necesaria de la influencia de los parámetros ficticios de la malla y el análisis de la robustez del nuevo enfoque en comparación con la ecuación de referencia armónica en un caso de prueba 2D significativo. Finalmente, se estudia extensivamente un caso de prueba 3D en términos de rendimiento computacional para resaltar y discutir los beneficios de la ecuación hiperbólica para el movimiento de la malla ALE.

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