Un método para elegir las aproximaciones espaciales y temporales para el enfoque LES
Autores: Bakhne, Sergei; Sabelnikov, Vladimir
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un método para elegir las aproximaciones espaciales y temporales para el enfoque LES
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Análisis
Optimización
Híbrido de corriente hacia arriba-central
Métodos numéricos
Simulaciones de grandes remolinos
LESs
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se presentan aquí el análisis y la optimización de los métodos numéricos híbridos de tipo upwind-central para versiones modernas de simulaciones de grandes remolinos (LES). La optimización se realizó basándose en el examen de las características de las aproximaciones de volumen finito espaciales y temporales de los términos convectivos de las ecuaciones de Navier-Stokes filtradas. Se propone un método para seleccionar el nivel de viscosidad subrejilla que corresponde al esquema numérico elegido y que permite obtener un intervalo inercial extendido del espectro de energía. Se llevaron a cabo una serie de LES de la decadencia de turbulencia isotrópica homogénea, y se determinaron los valores óptimos de las constantes del modelo subrejilla incluidas en el método de simulación de eddy desprendido de transporte de tensión de cizallamiento híbrido (SST-DDES). Se describe un procedimiento para generar un campo inicial consistente de parámetros subrejilla para estas simulaciones. Se demostró que el método explícito de Runge-Kutta de tres etapas es suficiente para una integración temporal estable, mientras que el popular método explícito del punto medio no lo fue. Se mostró que la pendiente del espectro de energía es casi independiente del orden del esquema de diferencia central y del espaciamiento de la malla cuando se aplica el método numérico correcto. Se encontró que la viscosidad numérica se vuelve mucho mayor que la viscosidad subrejilla cuando el esquema upwind contribuye con aproximadamente el 10% o más a la aproximación del flujo convectivo.
Descripción
Se presentan aquí el análisis y la optimización de los métodos numéricos híbridos de tipo upwind-central para versiones modernas de simulaciones de grandes remolinos (LES). La optimización se realizó basándose en el examen de las características de las aproximaciones de volumen finito espaciales y temporales de los términos convectivos de las ecuaciones de Navier-Stokes filtradas. Se propone un método para seleccionar el nivel de viscosidad subrejilla que corresponde al esquema numérico elegido y que permite obtener un intervalo inercial extendido del espectro de energía. Se llevaron a cabo una serie de LES de la decadencia de turbulencia isotrópica homogénea, y se determinaron los valores óptimos de las constantes del modelo subrejilla incluidas en el método de simulación de eddy desprendido de transporte de tensión de cizallamiento híbrido (SST-DDES). Se describe un procedimiento para generar un campo inicial consistente de parámetros subrejilla para estas simulaciones. Se demostró que el método explícito de Runge-Kutta de tres etapas es suficiente para una integración temporal estable, mientras que el popular método explícito del punto medio no lo fue. Se mostró que la pendiente del espectro de energía es casi independiente del orden del esquema de diferencia central y del espaciamiento de la malla cuando se aplica el método numérico correcto. Se encontró que la viscosidad numérica se vuelve mucho mayor que la viscosidad subrejilla cuando el esquema upwind contribuye con aproximadamente el 10% o más a la aproximación del flujo convectivo.