Un tutorial de CFD en Julia: Introducción a los flujos de capa límite laminar compresible
Autores: Oz, Furkan; Kara, Kursat
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un tutorial de CFD en Julia: Introducción a los flujos de capa límite laminar compresible
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Capa límite
Efectos viscosos
Implementación numérica
Lenguaje de programación Julia
Ecuaciones de Blasius compresibles
Comparación de tiempo de ejecución
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Una capa límite es una delgada capa de fluido cerca de una superficie sólida, y los efectos viscosos la dominan. Los cálculos de la capa límite laminar aparecen en muchos problemas de aerodinámica, incluyendo la resistencia por fricción en la piel, la separación del flujo y el calentamiento aerodinámico. Un estudiante debe entender la física del flujo y la implementación numérica para llevar a cabo simulaciones exitosas en cursos avanzados de dinámica de fluidos/aerodinámica a nivel de pregrado y posgrado. Las simulaciones numéricas requieren escribir códigos de computadora. Por lo tanto, elegir un lenguaje de programación rápido y fácil de usar es esencial para reducir los tiempos de desarrollo de código y simulación. Julia es un nuevo lenguaje de programación que combina rendimiento y productividad. El presente estudio derivó las ecuaciones de Blasius compresibles de las ecuaciones de Navier-Stokes y resolvió numéricamente las ecuaciones resultantes utilizando el lenguaje de programación Julia. Se utiliza el método de Runge-Kutta de cuarto orden para la discretización numérica, y se emplea el método de iteración de Newton para calcular la condición de contorno faltante. Además, se resuelven las ecuaciones de Burgers, de calor y de Blasius compresibles tanto en Julia como en MATLAB. La comparación de tiempos de ejecución mostró que Julia con bucles for es de 2.5 a 120 veces más rápido que MATLAB. También publicamos los códigos de Julia en nuestra página de GitHub para acortar la curva de aprendizaje para los lectores interesados.
Descripción
Una capa límite es una delgada capa de fluido cerca de una superficie sólida, y los efectos viscosos la dominan. Los cálculos de la capa límite laminar aparecen en muchos problemas de aerodinámica, incluyendo la resistencia por fricción en la piel, la separación del flujo y el calentamiento aerodinámico. Un estudiante debe entender la física del flujo y la implementación numérica para llevar a cabo simulaciones exitosas en cursos avanzados de dinámica de fluidos/aerodinámica a nivel de pregrado y posgrado. Las simulaciones numéricas requieren escribir códigos de computadora. Por lo tanto, elegir un lenguaje de programación rápido y fácil de usar es esencial para reducir los tiempos de desarrollo de código y simulación. Julia es un nuevo lenguaje de programación que combina rendimiento y productividad. El presente estudio derivó las ecuaciones de Blasius compresibles de las ecuaciones de Navier-Stokes y resolvió numéricamente las ecuaciones resultantes utilizando el lenguaje de programación Julia. Se utiliza el método de Runge-Kutta de cuarto orden para la discretización numérica, y se emplea el método de iteración de Newton para calcular la condición de contorno faltante. Además, se resuelven las ecuaciones de Burgers, de calor y de Blasius compresibles tanto en Julia como en MATLAB. La comparación de tiempos de ejecución mostró que Julia con bucles for es de 2.5 a 120 veces más rápido que MATLAB. También publicamos los códigos de Julia en nuestra página de GitHub para acortar la curva de aprendizaje para los lectores interesados.