Lyapunov 指数与 Wasserstein 度量作为大涡模拟短时动力学与定量模型评估的验证工具
流体动力学
2018-01-10 v1
摘要
本工作提出了评估 LES 质量与 LES 精度的方法，包括用于分析 LES 计算短时可预测性的 Lyapunov 指数，以及用于定量评估模拟结果的 Wasserstein 度量。这两种方法在 Volvo 测试用例的应用中均被推导与评估。非反应与反应情形均进行了计算。对于非反应情形，高数值分辨率下的求解器与实验数据吻合良好。反应情形由于火焰的小长度尺度以及密度比抑制了绝对不稳定的正弦模态而更具挑战性。利用 Lyapunov 指数与 Wasserstein 度量的概念对湍流模拟数据进行分析，提供了一种更定量地评估模拟结果网格依赖性的方法。Lyapunov 指数的收敛被证明是网格无关性更敏感且更强的指示。尽管在所选取的分辨率下反应情形无法达到网格收敛，但 Lyapunov 指数与 Wasserstein 度量被证明能够识别针对数值分辨率的量特定敏感性，同时所需计算资源显著少于获取常规湍流统计剖面。
引用
@article{arxiv.1801.03046,
title = {Lyapunov exponent and Wasserstein metric as validation tools for assessing short-time dynamics and quantitative model evaluation of large-eddy simulation},
author = {Hao Wu and Peter C. Ma and Yu Lv and Matthias Ihme},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.03046},
year = {2018}
}
备注
2018 AIAA Aerospace Sciences Meeting, Kissimmee, FL