利用不确定性量化技术对壁建模大涡模拟精度的系统研究
流体动力学
2019-04-01 v2
摘要
通过湍流槽道流的系统性模拟活动,研究了壁建模大涡模拟的预测精度。考察了壁模型、网格分辨率与各向异性、数值对流格式以及亚格子尺度建模的影响。所有这些因素都影响最终精度,且它们的作用在很大程度上相互交织。壁模型为壁应力类型,并评估了其对速度采样位置以及壁律参数的敏感性。为高效探索模型参数空间(各向异性网格分辨率与壁模型参数值),使用广义多项式混沌展开构造响应元模型,响应取为关注量(QoIs)预测误差的度量。QoIs包括平均壁面剪应力以及平均速度、湍动能和雷诺切应力的剖面。DNS数据被用作参考。在测试的框架内,一个特定的二阶精度CFD代码(OpenFOAM),结果为本文提出的网格与方法参数建议提供了充分支持,这些建议对QoIs给出了良好结果。值得注意的是,使用具有各向同性(立方)六面体单元的网格取得了良好结果,该网格在每中有个单元,其中为槽道半高(或湍流边界层厚度)。展示了提供足够的数值耗散以获得准确QoIs的重要性。研究的主要槽道流案例为,但也考虑了向宽范围数的推广。使用其他数值方法与软件可能会至少轻微地修改这些建议,但所提框架完全适用于对此进行研究。
引用
@article{arxiv.1810.05213,
title = {Systematic Study of Accuracy of Wall-Modeled Large Eddy Simulation using Uncertainty Quantification Techniques},
author = {Saleh Rezaeiravesh and Timofey Mukha and Mattias Liefvendahl},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.05213},
year = {2019}
}