Evaluación del esquema esencialmente no oscilatorio ponderado de tercer orden dentro del marco de simulación de grandes remolinos implícita utilizando OpenFOAM
Autores: Li, Zhuoneng; Rana, Zeeshan A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación del esquema esencialmente no oscilatorio ponderado de tercer orden dentro del marco de simulación de grandes remolinos implícita utilizando OpenFOAM
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Implícito
Simulación de Grandes Remolinos
No estructurado
Método de reconstrucción WENO
Viscosidad Local Adaptativa a la Pared
NACA0012
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
El estudio actual investiga el rendimiento de la Simulación de Grandes Remolinos Implícita (iLES) que incorpora un método de reconstrucción de tercer orden ponderado esencialmente no oscilatorio (WENO) no estructurado, junto con la Simulación de Grandes Remolinos convencional (LES) utilizando el modelo de viscosidad de remolino local adaptativa a la pared (WALE), para flujos limitados por paredes. Específicamente, se aplica iLES al flujo alrededor de un perfil aerodinámico NACA0012 a un número de Reynolds que involucra fenómenos clave del flujo, como la separación laminar, la transición a la turbulencia y la reatachamiento del flujo. Las simulaciones se realizan utilizando el paquete de dinámica de fluidos computacional de código abierto OpenFOAM, con un esquema de Euler implícito de segundo orden para la integración temporal y el algoritmo de Operador de División de Presión Implícita (PISO) para el acoplamiento presión-velocidad. Los resultados se comparan con la simulación numérica directa (DNS) para las mismas condiciones de flujo. Métricas clave, incluyendo el coeficiente de presión y los perfiles de velocidad turbulenta reatachada, muestran una excelente concordancia entre los resultados de iLES y DNS de referencia. Sin embargo, tanto iLES como LES predicen una burbuja de separación más delgada en la región de flujo transicional que DNS. Notablemente, el enfoque iLES logró una reducción del 35% en la resolución de la malla en relación con LES que resuelve la pared, y una reducción del 70% en relación con DNS, manteniendo una precisión satisfactoria. El estudio también captura la evolución instantánea detallada del flujo en la superficie superior del perfil aerodinámico, con evidencia que sugiere que las perturbaciones tridimensionales surgen de interacciones entre capas límite separadas cerca del borde de salida.
Descripción
El estudio actual investiga el rendimiento de la Simulación de Grandes Remolinos Implícita (iLES) que incorpora un método de reconstrucción de tercer orden ponderado esencialmente no oscilatorio (WENO) no estructurado, junto con la Simulación de Grandes Remolinos convencional (LES) utilizando el modelo de viscosidad de remolino local adaptativa a la pared (WALE), para flujos limitados por paredes. Específicamente, se aplica iLES al flujo alrededor de un perfil aerodinámico NACA0012 a un número de Reynolds que involucra fenómenos clave del flujo, como la separación laminar, la transición a la turbulencia y la reatachamiento del flujo. Las simulaciones se realizan utilizando el paquete de dinámica de fluidos computacional de código abierto OpenFOAM, con un esquema de Euler implícito de segundo orden para la integración temporal y el algoritmo de Operador de División de Presión Implícita (PISO) para el acoplamiento presión-velocidad. Los resultados se comparan con la simulación numérica directa (DNS) para las mismas condiciones de flujo. Métricas clave, incluyendo el coeficiente de presión y los perfiles de velocidad turbulenta reatachada, muestran una excelente concordancia entre los resultados de iLES y DNS de referencia. Sin embargo, tanto iLES como LES predicen una burbuja de separación más delgada en la región de flujo transicional que DNS. Notablemente, el enfoque iLES logró una reducción del 35% en la resolución de la malla en relación con LES que resuelve la pared, y una reducción del 70% en relación con DNS, manteniendo una precisión satisfactoria. El estudio también captura la evolución instantánea detallada del flujo en la superficie superior del perfil aerodinámico, con evidencia que sugiere que las perturbaciones tridimensionales surgen de interacciones entre capas límite separadas cerca del borde de salida.