Un método de volumen finito centrado en celdas con baja disipación y estabilidad, con el término de aproximación simultánea para flujos turbulentos compresibles
Autores: Kang, Myeongseok; You, Donghyun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un método de volumen finito centrado en celdas con baja disipación y estabilidad, con el término de aproximación simultánea para flujos turbulentos compresibles
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Término de aproximación simultánea
Esquemas de suma por partes
Flujo convectivo
Método de volumen finito
Flujo turbulento compresible
Simulaciones numéricas directas
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Un término de aproximación simultánea es una condición de contorno no reflectante que suele ir acompañada de esquemas de suma por partes para una estabilidad temporal demostrable. Mientras que un flujo convectivo de alto orden basado en reconstrucción se emplea a menudo en un método de volumen finito para flujo turbulento compresible, los métodos de volumen finito con la propiedad de suma por partes implican un promedio ponderado igual o el flujo central de segundo orden para flujos convectivos. En el presente estudio, se desarrolló un método de volumen finito centrado en celdas para las ecuaciones de Navier-Stokes compresibles mediante la combinación de un término de aproximación simultánea basado en extrapolación y un método de discretización poco disipativo sin la propiedad de suma por partes. Simulaciones numéricas directas y una simulación de grandes escalas muestran que la combinación resultante conduce a un rendimiento no reflectante comparable al del esquema de suma por partes combinado con el término de aproximación simultánea reportado en la literatura. Además, se implementó una condición de contorno característica para el método presente, y su rendimiento se comparó con el del término de aproximación simultánea para una simulación numérica directa y una simulación de grandes escalas para mostrar que el término de aproximación simultánea mantuvo mejor la presión objetivo promedio en la salida del flujo compresible, lo cual es útil para aplicaciones en turbomaquinaria y aerodinámica, mientras que la condición de contorno característica preservó mejor el campo de flujo cerca de la salida.
Descripción
Un término de aproximación simultánea es una condición de contorno no reflectante que suele ir acompañada de esquemas de suma por partes para una estabilidad temporal demostrable. Mientras que un flujo convectivo de alto orden basado en reconstrucción se emplea a menudo en un método de volumen finito para flujo turbulento compresible, los métodos de volumen finito con la propiedad de suma por partes implican un promedio ponderado igual o el flujo central de segundo orden para flujos convectivos. En el presente estudio, se desarrolló un método de volumen finito centrado en celdas para las ecuaciones de Navier-Stokes compresibles mediante la combinación de un término de aproximación simultánea basado en extrapolación y un método de discretización poco disipativo sin la propiedad de suma por partes. Simulaciones numéricas directas y una simulación de grandes escalas muestran que la combinación resultante conduce a un rendimiento no reflectante comparable al del esquema de suma por partes combinado con el término de aproximación simultánea reportado en la literatura. Además, se implementó una condición de contorno característica para el método presente, y su rendimiento se comparó con el del término de aproximación simultánea para una simulación numérica directa y una simulación de grandes escalas para mostrar que el término de aproximación simultánea mantuvo mejor la presión objetivo promedio en la salida del flujo compresible, lo cual es útil para aplicaciones en turbomaquinaria y aerodinámica, mientras que la condición de contorno característica preservó mejor el campo de flujo cerca de la salida.