通过空间滤波构建大尺度涡流模拟 (LES) 与简化序模型 (ROM) 的性能可移植性方法综述与展望
流体动力学
2024-07-02 v1 数值分析
数值分析
摘要
简化序模型 (ROMs) 在诸多学科领域成功地降低了传统数值方法的计算成本。然而，对于湍流等导数占主导的流动，标准 ROMs 通常会产生不准确的结果，常受到伪波动的影响。因此，ROMs 通常配合数值稳定或闭合模型来消除被丢弃模式的影响。关于 ROM 闭合和稳定方法的文献庞大且快速增长。在本文中，我们聚焦于一种特定类型的 ROM 闭合和稳定方法，这些方法灵感来自大尺度涡流模拟 (LES)。我们称这些 ROMs 为 LES-ROMs，因为它们极易实现、非常高效且准确。经过精细调校的 LES-ROMs 可准确捕获在许多应用中具有挑战性的导数占主导的流动中的感兴趣的平均物理量。LES-ROMs 通过利用空间滤波构建，即与经典 LES 模型相同的原理。这确保了 LES-ROMs 与用于训练其数据的方法之间的建模一致性。它还“桥接”了两个至今未联系的研究领域 (LES 和 ROMs)。本文是 LES-ROMs 的综述。我们首先描述了一种多功能的 LES 方法，称为 evolve-filter-relax (EFR)，其已成功用作完整的秩序方法。随后我们展示了如何利用 EFR 方法以及空间滤波一般情况来构建 LES-ROMs。随后展示了 LES-ROMs 的多个应用。最后，我们给出结论并概述了 LES-ROM 开发中的若干研究方向和开放问题。虽然我们不声称本综述涵盖面广，但我们确实希望它作为这一激动人心的研究领域的简要友好的介绍，以及其在导数占主导的流动的实际数值模拟中具有巨大的潜力。
引用
@article{arxiv.2407.00231,
title = {Bridging Large Eddy Simulation and Reduced Order Modeling of Convection-Dominated Flows through Spatial Filtering: Review and Perspectives},
author = {Annalisa Quaini and Omer San and Alessandro Veneziani and Traian Iliescu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.00231},
year = {2024}
}