Método de Penalización de Volumen Basado en Características Invariante Galileana para Flujos Supersónicos con Fronteras Móviles
Autores: Kasimov, Nurlybek; Dymkoski, Eric; De Stefano, Giuliano; Vasilyev, Oleg V.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Método de Penalización de Volumen Basado en Características Invariante Galileana para Flujos Supersónicos con Fronteras Móviles
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Método de penalización de volumen
Sistema hiperbólico
Ecuaciones diferenciales parciales
Fronteras inmersas
Refinamiento adaptativo de mallas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo extiende el método de penalización por volumen basado en características, desarrollado y demostrado originalmente para flujos viscosos subsonicos compresibles en (J. Comput. Phys. 262, 2014), a un sistema hiperbólico de ecuaciones diferenciales parciales que involucra dominios complejos con fronteras móviles. Se muestra que la metodología propuesta es invariante bajo Galilei y puede utilizarse para imponer condiciones de contorno de tipo Dirichlet, Neumann y Robin, ya sean homogéneas o inhomogéneas, en fronteras sumergidas. Tanto las variables integradas como las no integradas pueden ser tratadas de manera sistemática que paraleliza la prescripción de condiciones de contorno exactas, con el error de aproximación controlado rigurosamente a través de un parámetro de penalización a priori. El enfoque propuesto es adecuado para su uso con refinamiento de malla adaptativa, lo que permite una resolución adecuada de la geometría sin sobre-resolver las estructuras de flujo y minimizando el número de puntos de malla dentro del obstáculo sólido. El método de penalización por volumen basado en características, invariante bajo Galilei, aunque es generalmente aplicable tanto a las ecuaciones de Navier-Stokes como a las de Euler en todos los regímenes de velocidad, se demuestra para una serie de flujos de referencia supersónicos alrededor de obstáculos estacionarios y móviles de forma arbitraria.
Descripción
Este trabajo extiende el método de penalización por volumen basado en características, desarrollado y demostrado originalmente para flujos viscosos subsonicos compresibles en (J. Comput. Phys. 262, 2014), a un sistema hiperbólico de ecuaciones diferenciales parciales que involucra dominios complejos con fronteras móviles. Se muestra que la metodología propuesta es invariante bajo Galilei y puede utilizarse para imponer condiciones de contorno de tipo Dirichlet, Neumann y Robin, ya sean homogéneas o inhomogéneas, en fronteras sumergidas. Tanto las variables integradas como las no integradas pueden ser tratadas de manera sistemática que paraleliza la prescripción de condiciones de contorno exactas, con el error de aproximación controlado rigurosamente a través de un parámetro de penalización a priori. El enfoque propuesto es adecuado para su uso con refinamiento de malla adaptativa, lo que permite una resolución adecuada de la geometría sin sobre-resolver las estructuras de flujo y minimizando el número de puntos de malla dentro del obstáculo sólido. El método de penalización por volumen basado en características, invariante bajo Galilei, aunque es generalmente aplicable tanto a las ecuaciones de Navier-Stokes como a las de Euler en todos los regímenes de velocidad, se demuestra para una serie de flujos de referencia supersónicos alrededor de obstáculos estacionarios y móviles de forma arbitraria.