基于均匀化格子玻尔兹曼方法的多孔圆柱绕流非定常流动的平均流伴随敏感性分析
流体动力学
2026-06-30 v1
摘要
基于伴随的敏感性分析是大规模流体动力学设计和分布式控制问题不可或缺的工具，但其在非定常和湍流中的应用常常受到瞬态检查点存储的过高内存占用以及混沌状态下梯度发散的限制。为了解决这些计算瓶颈，本文提出了一种使用均匀化格子玻尔兹曼方法（HLBM）的多孔圆柱绕流非定常流动的平均流伴随敏感性分析框架。在该框架内，固体结构通过Brinkman惩罚方法被有效地建模为局部多孔介质。我们系统地研究了基于HLBM的伴随梯度，用于阻力和能量耗散目标泛函，从稳态层流过渡到非定常，最后到湍流状态。对于Re = 3900的湍流情况，进行了概念验证，该框架依赖自动微分自动生成包含用于大涡模拟（LES）的亚格子尺度（SGS）湍流模型的伴随核，避免了手动推导，并允许与冻结湍流假设（FTA）进行直接比较。
引用
@article{arxiv.2606.31707,
title = {Mean-Flow Adjoint Sensitivity Analysis of Unsteady Flow Around Porous Cylinders Using a Homogenized Lattice Boltzmann Method},
author = {Shota Ito and Johannes L. Grafen and Fedor Bukreev and Adrian Kummerländer and Mathias J. Krause},
journal= {arXiv preprint arXiv:2606.31707},
year = {2026}
}