在 OpenFOAM 中实现离散浸入边界方法
流体动力学
2016-09-15 v1
摘要
本文在开源工具箱 OpenFOAM 2.2 版中实现了 Pinelli 提出的浸入边界方法（IBM），用于不可压缩 Navier-Stokes 方程解的有限体积近似。采用离散强迫方法处理边界条件以描述固体障碍物。传统方法采用贴体网格并在网格边界面上施加无滑移边界条件来包含固体，与此不同，本文通过在一系列 Lagrange 标记点上计算的特定体力，将固体表示在 Euler Cartesian 网格上。这些标记点可在 Euler 网格上移动，从而便于直接分析物体的运动或变形。该 IBM 方法在 PisoFOAM 中得到描述与实现，其压力隐式算子分裂（PISO）求解器也作了相应修改。通过在 IBM 与压力修正步之间子迭代，同时施加固体存在与流体速度无散度的约束。该方案允许使用快速优化的 Poisson 求解器，同时针对上述约束保证出色的精度。模拟了绕固定或运动圆柱流动的多种 2D 和 3D 经典测试算例，并与文献现有数据进行了仔细验证。从精度与数值性能方面讨论了新求解器的能力。
引用
@article{arxiv.1609.04364,
title = {Implementation of a discrete Immersed Boundary Method in OpenFOAM},
author = {E. Constant and C. Li and J. Favier and M. Meldi and P. Meliga and E. Serre},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.04364},
year = {2016}
}