A Simple Criterion for Estimating the Grid Level of Detail for RANS Methods

A. A. Gavrilov; Гаврилов А. А.; A. A. Dekterev; Дектерев А. А.; A. V. Shebelev; Шебелев А. В.

doi:10.31857/S0044466923040087

Простой критерий оценки сеточной детализации для rans методов

Авторы: Гаврилов А.А.¹, Дектерев А.А.¹^,2, Шебелев А.В.²
Учреждения:
1. Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
2. Сибирский федеральный университет
Выпуск: Том 63, № 4 (2023)
Страницы: 533-547
Раздел: ОБЩИЕ ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ
URL: https://bakhtiniada.ru/0044-4669/article/view/136152
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044466923040087
EDN: https://elibrary.ru/IPEKCA
ID: 136152

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Предложен простой критерий оценки детализации сетки для получения сеточно-независимого решения турбулентного течения в рамках статистического подхода моделирования турбулентности. Критерий выведен на основе апостериорной оценки локальной ошибки интерполяции поля кинетической энергии турбулентности. Хорошая детализация сетки должна приводить к малым значениями ошибки интерполяции сеточного поля турбулентной энергии. Использование уравнения переноса для кинетической энергии турбулентности и условия реализуемости позволили свести оценку относительной ошибки интерполяции к явной формуле для оценки максимального шага сетки, необходимого для получения сеточно-независимого решения. В настоящей работе предложенный критерий применен к стационарной задаче о течении за уступом и к нестационарной задаче об обтекании полукругового профиля, установленного под нулевым углом атаки при числе Рейнольдса Re = 45 000. В результате численного исследования показано, что введенный критерий позволяет правильно оценить необходимую детализацию сетки для получения сеточно-независимого решения вдали от стенки. Критерий может быть использован как для оценки полученного решения на сеточную независимость, так и для адаптации расчетной сетки. Библ. 10. Фиг. 12. Табл. 1.

Ключевые слова

моделирование турбулентных течений, RANS подход, сеточно-независимое решение, кинетическая энергия турбулентности, критерий сеточной детализации.

Список литературы

Oberkampf W.L., Roy C.J. Verification and Validation in Scientific Computing, Cambridge Univ. Press, 2010.
Habashi W.G., Dompierre J., Bourgault Y., Ait-Ali-Yahia D., Fortin M., Vallet M.G. Anisotropic mesh adaptation: towards user-independent, mesh-independent and solver-independent CFD. Part 1: general principles // Inter. J. Numer. Meth. Fluid. 2000. V. 32. P. 725–744.
Pope S.B. Turbulent Flows. Cambridge Univ. Press, 2000.
Picano F., Hanjalić K. Leray-α Regularization of the Smagorinsky-Closed Filtered Equations for Turbulent Jets at High Reynolds Numbers // Flow Turbulence Combust. 2012. V. 89. P. 627–650.
Isaev S.A., Baranov P.A., Zhukova Yu.V., Usachov A.E., Kharchenko V.B. Correction of the shear-stress-transfer model with account of the curvature of streamlines in calculating separated flows of an incompressible viscous fluid // J. Engineer. Phys. Thermophys. 2014. V. 87. № 4. P. 1002.
Hanjalić K., Popovac M., Hadžiabdić M. A robust near-wall elliptic relaxation eddy viscosity turbulence model for CFD // Inter. J. Heat Fluid Flow. 2004. V. 25. № 6. P. 1047–1051.
Дектерев А.А., Гаврилов А.А., Минаков А.В. Современные возможности СFD кода SigmaFlow для решения теплофизических задач // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. 2010. Т. 2. Вып. 4. С. 117–122.
Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. DCW Industries, Inc., La Canada, CA, 1993.
Driver D.M., Seegmiller H.L. Features of Reattaching Turbulent Shear Layer in Divergent Channel Flow // AIAA J. 1985. V. 23. № 2. P. 163–171.
Isaev S., Baranov P., Popov I., Sudakov A., Usachov A., Guvernyuk S., Sinyavin A., Chulyunin A., Mazo A., Demidov D., Dekterev A., Gavrilov A., Shebelev A. Numerical simulation and experiments on turbulent air flow around the semi-circular profile at zero angle of attack and moderate Reynolds number // Comput. Fluid. 2019. V. 188. P. 1–17. https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2019.03.013