基于同质化格子玻尔兹曼方法的旋翼器高效壁模型大涡模拟
流体动力学
2025-10-16 v1 计算物理
摘要
准确捕捉旋翼器所受动力力以及其尾流效应对于计算流体动力学（CFD）来说具有挑战性，这源于高雷诺数以及大尺度范围的时空尺度。当前工作提出了一种 novel 的叶片分辨壁模型大涡模拟（WMLES）方法，基于格子玻尔兹曼方法（LBM）。将针对过滤 Brinkman--Navier--Stokes 方程的同质化混合正则递归碰撞方案与 novel 壁模型相结合。该方法在面向 fluid-结构相互作用的开源 LBM 框架 OpenLB 中实现。通过与实验及数值数据对比，对模型风力机进行验证，显示对积分力量和尾流速度轮廓表现出优异的一致性。通过 roofline 分析和弱缩放研究，考察了计算效率和并行规模性，最高达到 384 个旋翼器、410 亿个格子单元的 Karolina 超级计算机上的性能。该提出框架使得对整个风力场的叶片分辨 WMLES 成为可能，为其他复杂壁模型流体-结构相互作用应用提供了新方法。
引用
@article{arxiv.2510.13726,
title = {Efficient Wall-Modelled Large Eddy Simulation of Rotors using Homogenized Lattice Boltzmann Methods},
author = {Adrian Kummerländer and Shota Ito and Maximilian Schecher and Davide Dapelo and Stephan Simonis and Mathias J. Krause and Fedor Bukreev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.13726},
year = {2025}
}