Simulaciones eficientes de resolución de escala de flujos en cavidades abiertas para condiciones de flujo recto y de deslizamiento lateral
Autores: Rajkumar, Karthick; Tangermann, Eike; Klein, Markus
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulaciones eficientes de resolución de escala de flujos en cavidades abiertas para condiciones de flujo recto y de deslizamiento lateral
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Flujos en cavidades resonantes
Turbulencia
Técnicas numéricas adaptativas a la escala
Capa de cizallamiento separada
Modos resonantes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio tiene como objetivo facilitar una comprensión física de los flujos en cavidades resonantes con tratamientos numéricos eficientes de turbulencia. Refuerza la eficiencia y asequibilidad de las técnicas numéricas adaptativas a la escala para simular flujos en cavidades abiertas con una capa de cizallamiento separada que consiste en una amplia gama de escalas de flujo. La visualización de los modos resonantes que ocurren debido al bucle de retroalimentación acústica ayuda a una mejor comprensión de las oscilaciones de flujo a gran escala. En este contexto, se ha estudiado la simulación adaptativa a la escala (SAS) basada en el modelo RANS k- SST con diferentes tratamientos de turbulencia para una configuración de cavidad abierta con una relación longitud-profundidad (L/D) de 5.7, presentando un número de Mach (Ma) de 0.8 y un número de Reynolds (Re) de 12x106. Se ha demostrado que la física esencial del flujo en la cavidad se ha capturado utilizando el enfoque SAS con más del 90% de mejora en la eficiencia computacional en comparación con los enfoques híbridos RANS-LES comúnmente utilizados. Además, el SAS modelado en la pared, cuando se complementa con un concepto de forzado artificial para activar el modelo, proporciona estimaciones espectrales muy buenas comparables con los resultados híbridos RANS-LES. Tras la validación de los enfoques numéricos, se investiga la dependencia direccional de la resonancia de la cavidad bajo condiciones de flujo asimétricas, y se ha observado la interferencia en dirección transversal de las ondas debido a las paredes laterales de la cavidad.
Descripción
Este estudio tiene como objetivo facilitar una comprensión física de los flujos en cavidades resonantes con tratamientos numéricos eficientes de turbulencia. Refuerza la eficiencia y asequibilidad de las técnicas numéricas adaptativas a la escala para simular flujos en cavidades abiertas con una capa de cizallamiento separada que consiste en una amplia gama de escalas de flujo. La visualización de los modos resonantes que ocurren debido al bucle de retroalimentación acústica ayuda a una mejor comprensión de las oscilaciones de flujo a gran escala. En este contexto, se ha estudiado la simulación adaptativa a la escala (SAS) basada en el modelo RANS k- SST con diferentes tratamientos de turbulencia para una configuración de cavidad abierta con una relación longitud-profundidad (L/D) de 5.7, presentando un número de Mach (Ma) de 0.8 y un número de Reynolds (Re) de 12x106. Se ha demostrado que la física esencial del flujo en la cavidad se ha capturado utilizando el enfoque SAS con más del 90% de mejora en la eficiencia computacional en comparación con los enfoques híbridos RANS-LES comúnmente utilizados. Además, el SAS modelado en la pared, cuando se complementa con un concepto de forzado artificial para activar el modelo, proporciona estimaciones espectrales muy buenas comparables con los resultados híbridos RANS-LES. Tras la validación de los enfoques numéricos, se investiga la dependencia direccional de la resonancia de la cavidad bajo condiciones de flujo asimétricas, y se ha observado la interferencia en dirección transversal de las ondas debido a las paredes laterales de la cavidad.