Una revisión de las técnicas de estabilización de soluciones para solvers CFD RANS
Autores: Xu, Shenren; Zhao, Jiazi; Wu, Hangkong; Zhang, Sen; Müller, Jens-Dominik; Huang, Huang; Rahmati, Mohammad; Wang, Dingxi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Una revisión de las técnicas de estabilización de soluciones para solvers CFD RANS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
No lineal
Linealizado en el tiempo
Adjunto
Navier-Stokes promediado por Reynolds
Solucionadores de CFD
Aerodinámico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Los solvers de dinámica de fluidos computacional (CFD) basados en Reynolds promediados (RANS), tanto no lineales como linealizados en el tiempo y adjuntos, se utilizan ampliamente para evaluar y mejorar el rendimiento aerodinámico y aeroelástico de aeronaves y turbomáquinas. Si bien las tecnologías de solvers CFD RANS son relativamente maduras para aplicaciones en condiciones de diseño donde el flujo es benigno, su uso en condiciones fuera de diseño, que presentan inestabilidades en el flujo, como separaciones e interacciones entre ondas de choque y capas límite, aún enfrenta muchos desafíos, siendo la convergencia residual ajustada una dificultad importante. Para hacer frente a esto, se han propuesto varias técnicas de estabilización de solvers. Sin embargo, no se ha informado de un estudio sistemático y comparativo de estas técnicas, lo que en cierta medida obstaculiza el amplio despliegue de estos métodos para aplicaciones industriales. En este artículo, revisamos críticamente los métodos existentes para la estabilización de la convergencia de solvers, con el principal propósito de explicar la lógica detrás de los algoritmos y proporcionar una visión sistemática de los métodos aparentemente diferentes. Específicamente, se discuten en detalle las formulaciones matemáticas y los detalles de implementación de estos métodos, aplicaciones de ejemplo y los pros y contras de los métodos, junto con sugerencias para mejoras adicionales. Se espera que esta revisión brinde a los desarrolladores de métodos CFD una visión general de los diversos métodos de estabilización de soluciones y a los ingenieros de aplicaciones una idea de cómo elegir un método adecuado para sus respectivas aplicaciones.
Descripción
Los solvers de dinámica de fluidos computacional (CFD) basados en Reynolds promediados (RANS), tanto no lineales como linealizados en el tiempo y adjuntos, se utilizan ampliamente para evaluar y mejorar el rendimiento aerodinámico y aeroelástico de aeronaves y turbomáquinas. Si bien las tecnologías de solvers CFD RANS son relativamente maduras para aplicaciones en condiciones de diseño donde el flujo es benigno, su uso en condiciones fuera de diseño, que presentan inestabilidades en el flujo, como separaciones e interacciones entre ondas de choque y capas límite, aún enfrenta muchos desafíos, siendo la convergencia residual ajustada una dificultad importante. Para hacer frente a esto, se han propuesto varias técnicas de estabilización de solvers. Sin embargo, no se ha informado de un estudio sistemático y comparativo de estas técnicas, lo que en cierta medida obstaculiza el amplio despliegue de estos métodos para aplicaciones industriales. En este artículo, revisamos críticamente los métodos existentes para la estabilización de la convergencia de solvers, con el principal propósito de explicar la lógica detrás de los algoritmos y proporcionar una visión sistemática de los métodos aparentemente diferentes. Específicamente, se discuten en detalle las formulaciones matemáticas y los detalles de implementación de estos métodos, aplicaciones de ejemplo y los pros y contras de los métodos, junto con sugerencias para mejoras adicionales. Se espera que esta revisión brinde a los desarrolladores de métodos CFD una visión general de los diversos métodos de estabilización de soluciones y a los ingenieros de aplicaciones una idea de cómo elegir un método adecuado para sus respectivas aplicaciones.