Asimilación de datos de un chorro supersónico idealmente expandido utilizando simulación RANS para datos PIV de alta resolución
Autores: Ozawa, Yuta; Nonomura, Taku
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Asimilación de datos de un chorro supersónico idealmente expandido utilizando simulación RANS para datos PIV de alta resolución
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Asimilación de datos
Velocimetría de imágenes de partículas
Navier-Stokes promediado por Reynolds
Chorro supersónico
Número de Mach
Campos aeroacústicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Se realizó una asimilación de datos utilizando velocimetría de imágenes de partículas (PIV) y simulación de Navier-Stokes promediada por Reynolds (RANS) para un chorro supersónico idealmente expandido que vuela a un número de Mach de 2.0. El presente estudio tiene como objetivo reconstruir de manera eficiente todas las cantidades físicas en los campos aeroacústicos que coincidan bien con un campo de flujo realista obtenido experimentalmente. Se aplicó la medición PIV bidimensional y bicomponente al plano del eje del chorro, y se obtuvo el campo de velocidad promediado en el tiempo utilizando correlación de conjunto de píxeles individuales. También se realizó una simulación RANS axisimétrica bidimensional utilizando el modelo de transporte de tensión de cizallamiento (SST) de Menter, y los parámetros del modelo SST se optimizaron mediante asimilación de datos utilizando el filtro de Kalman en conjunto. La desviación estándar del ruido de observación, que es un parámetro del filtro de Kalman en conjunto, se estima mediante el método propuesto anteriormente (Nakamura et al., Asimilación de datos basada en RANS de baja resolución de cuadrícula del flujo separado promediado en el tiempo obtenido por LES. Int. J. Comp. Fluid. Dyn., 2022), y su efectividad se investigó por primera vez. Este método estimó efectivamente la magnitud en cada generación sin ajustar los hiperparámetros. Los campos de flujo asimilados exhibieron estructuras de flujo similares a las observadas en PIV, como la longitud del núcleo potencial o la capa de cizallamiento. Por lo tanto, el marco presente se puede utilizar para estimar campos de flujo completos promediados en el tiempo que coincidan bien con los campos de flujo observados experimentalmente, y tiene el potencial de construir una base de datos para el análisis de estabilidad basado en Navier-Stokes que requiere un campo de flujo completo.
Descripción
Se realizó una asimilación de datos utilizando velocimetría de imágenes de partículas (PIV) y simulación de Navier-Stokes promediada por Reynolds (RANS) para un chorro supersónico idealmente expandido que vuela a un número de Mach de 2.0. El presente estudio tiene como objetivo reconstruir de manera eficiente todas las cantidades físicas en los campos aeroacústicos que coincidan bien con un campo de flujo realista obtenido experimentalmente. Se aplicó la medición PIV bidimensional y bicomponente al plano del eje del chorro, y se obtuvo el campo de velocidad promediado en el tiempo utilizando correlación de conjunto de píxeles individuales. También se realizó una simulación RANS axisimétrica bidimensional utilizando el modelo de transporte de tensión de cizallamiento (SST) de Menter, y los parámetros del modelo SST se optimizaron mediante asimilación de datos utilizando el filtro de Kalman en conjunto. La desviación estándar del ruido de observación, que es un parámetro del filtro de Kalman en conjunto, se estima mediante el método propuesto anteriormente (Nakamura et al., Asimilación de datos basada en RANS de baja resolución de cuadrícula del flujo separado promediado en el tiempo obtenido por LES. Int. J. Comp. Fluid. Dyn., 2022), y su efectividad se investigó por primera vez. Este método estimó efectivamente la magnitud en cada generación sin ajustar los hiperparámetros. Los campos de flujo asimilados exhibieron estructuras de flujo similares a las observadas en PIV, como la longitud del núcleo potencial o la capa de cizallamiento. Por lo tanto, el marco presente se puede utilizar para estimar campos de flujo completos promediados en el tiempo que coincidan bien con los campos de flujo observados experimentalmente, y tiene el potencial de construir una base de datos para el análisis de estabilidad basado en Navier-Stokes que requiere un campo de flujo completo.