Un método segundo orden basado en partículas sobre mallas arbitrarias e implementado en OpenFoam

Autores
Gimenez, Juan Marcelo; Aguerre, Horacio Javier; Idelsohn, Sergio Rodolfo; Nigro, Norberto Marcelo
Año de publicación
2018
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
documento de conferencia
Estado
versión publicada
Descripción
Se presenta una nueva metodología Lagrangiana-Euleriana (LE) para la solución de problemas de flujo incompresible denominada Particle Finite Volume Method (PFVM). A diferencia de otros métodos LE que se encuentran en la literatura, la propuesta obtiene convergencia cuadrática global (en espacio y en tiempo) sobre mallas arbitrarias. PFVM consiste en utilizar un splitting simétrico de los operadores diferenciales en donde la convección se resuelve con una versión mejorada del método X-IVS, la difusión en una malla fija y se utilizan operadores de alto orden para transferir campos entre la malla y las partículas. La implementación en la plataforma open source OpenFOAM(R) permite emplear mallar arbitrarias de poliedros y realizar comparaciones de tiempo de cómputo contra los solvers estándar que provee dicha suite. Los casos evaluados revelan que PFVM obtiene menor error sin incrementar el costo computacional. Finalmente se presenta la extensión de la metodología incorporando un modelo de turbulencia pseudo-DNS. El modelo propone resolver el problema turbulento en el dominio de flujo original usando una malla relativamente gruesa, las partículas transportando las inestabilidades, y actualizando las tensiones turbulentas con datos precalculados a partir de simulaciones DNS locales.
A novel hybrid Lagrangian-Eulerian (LE) methodology for flow problems, named Particle Finite Volume Method (PFVM), is presented. In contrast with other LE methods, this proposal obtains quadratic convergence in space and time over arbitrary meshes. PFVM uses a symmetrical splitting of operators, where the convection is solved with particles using an improved version of the X-IVS method, the diffusion on a fixed mesh, and high-order operators are employed to transfer fields between particles and grid. The implementation on the open-source platform OpenFOAM(R) allows employing arbitrary polyhedral meshes and comparing computing times against standard solvers of the suite. Results show that PFVM obtains lower error level without increasing the computing time. Finally, an extension of the methodology is presented, where a pseudo-DNS turbulence model is included. This approach solves the turbulent problem using a relatively coarse grid and updating the turbulent stresses with pre-computed data from local DNS simulations.
Fil: Gimenez, Juan Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; Argentina
Fil: Aguerre, Horacio Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; Argentina
Fil: Idelsohn, Sergio Rodolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; Argentina
Fil: Nigro, Norberto Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; Argentina
MECOM 2018 : XXII Argentinean Congress on Computational Mechanics
San Miguel de Tucumán
Argentina
Asociación Argentina de Mecánica Computacional
Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
Materia
PFVM
PFEM
OPEN FOAM
PARTICLE METHODS
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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La implementación en la plataforma open source OpenFOAM(R) permite emplear mallar arbitrarias de poliedros y realizar comparaciones de tiempo de cómputo contra los solvers estándar que provee dicha suite. Los casos evaluados revelan que PFVM obtiene menor error sin incrementar el costo computacional. Finalmente se presenta la extensión de la metodología incorporando un modelo de turbulencia pseudo-DNS. El modelo propone resolver el problema turbulento en el dominio de flujo original usando una malla relativamente gruesa, las partículas transportando las inestabilidades, y actualizando las tensiones turbulentas con datos precalculados a partir de simulaciones DNS locales.A novel hybrid Lagrangian-Eulerian (LE) methodology for flow problems, named Particle Finite Volume Method (PFVM), is presented. In contrast with other LE methods, this proposal obtains quadratic convergence in space and time over arbitrary meshes. 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A novel hybrid Lagrangian-Eulerian (LE) methodology for flow problems, named Particle Finite Volume Method (PFVM), is presented. In contrast with other LE methods, this proposal obtains quadratic convergence in space and time over arbitrary meshes. PFVM uses a symmetrical splitting of operators, where the convection is solved with particles using an improved version of the X-IVS method, the diffusion on a fixed mesh, and high-order operators are employed to transfer fields between particles and grid. The implementation on the open-source platform OpenFOAM(R) allows employing arbitrary polyhedral meshes and comparing computing times against standard solvers of the suite. Results show that PFVM obtains lower error level without increasing the computing time. Finally, an extension of the methodology is presented, where a pseudo-DNS turbulence model is included. This approach solves the turbulent problem using a relatively coarse grid and updating the turbulent stresses with pre-computed data from local DNS simulations.
Fil: Gimenez, Juan Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; Argentina
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