通量重构中用于不可压黏性流模拟的人工压缩性方法
流体动力学
2022-09-22 v1
摘要
本文采用高阶通量重构方法考察了几种相互竞争的不可压流动方程人工压缩性方法。将\citet{Chorin1967}建立的经典人工压缩性方法(ACM)与\citet{Clausen2013}提出的替代性熵阻尼(EDAC)方法，以及一种具有双曲化扩散的ACM格式进行比较。前者需要通过伪迭代在每个物理时间步将解收敛至无散度状态，而后者可显式应用。我们考察了这两种方法在一系列雷诺数范围内的测试用例中对参数设置的敏感性。随着压缩性降低，发现EDAC的散度呈线性改善，而ACM的收益递减。对于Taylor--Green涡，EDAC表现良好；然而在更具挑战性的圆柱绕流中，EDAC导致自由剪切层提前转捩并过度产生湍流动能，这归因于该方法中的空间压力波动。在具有附着转捩边界层的翼型上也观察到类似现象。结论是：ACM的双曲化扩散可能有益，但代价是算例设置时间增加；EDAC可作为不可压流动的高效方法。但须注意，压力波动会对物理产生显著影响，而补救措施会使控制方程变得过于刚硬。
引用
@article{arxiv.2111.07915,
title = {Artificial Compressibility Approaches in Flux Reconstruction for Incompressible Viscous Flow Simulations},
author = {Will Trojak and Nagabhushana Rao Vadlamani and James Tyacke and Freddie Witherden and Antony Jameson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.07915},
year = {2022}
}