Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

Homogenisation by multiple scales expansion of the Navier Stokes Equations.

Homogenisation by multiple scales expansion of the Navier Stokes Equations. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen
Författare: Fureby Christer
Ort: Stockholm
Sidor: 33
Utgivningsår: 2000
Publiceringsdatum: 2000-11-28
Rapportnummer: (FOA-R--99-01291-310)
Nyckelord Navier Stokes ekvationer, turbulens homogenisering, Navier Stokes equations, turbulence, homogenisation
Sammanfattning I denna studie analyseras simuleringsmodeller för turbulent, inkompressibel viskös strömning, som beskrivs av Navier-Stokes ekvationen (NSE), med hjälp av multipel skalexpansion. Simuleringsmodeller för turbulent, inkompressibel viskös strömning är i allmänhet härledda genom filtrering av NSE över ett finit tidsintervall, homogena riktningar eller över en ensembel av ekvivalenta strömningar, vilket ger upphov till klassen Reynolds medelvärdesbildade (RAS) modeller, eller genom lågpassfiltering i rummet, vilket ger upphov till klassen Large Eddy-Simuleringar (LES) eller Very Large Eddy-Simuleringar (VLES), beroende på den rumsliga upplösningen. Semiemperiska slutningsmodeller måste därmed formuleras för att sluta RAS- eller LES-ekvationerna. Det föreliggande arbetet motiveras av ett behov av att förbättra simuleringsmodeller för komplexa turbulenta strömningar. Detta innebär att vidga användningsområdet för modeller av LES-typ till att omfatta grova nät/höga Re-tal samt att låta modellen sträcka sig från direkt numerisk simulering till moderna Reynoldssimuleringsmodeller via LES och VLES. Användningen av homogeniseringsmetoden understryker aspekter hos de filtrerade NSE och deras relation till slutningsmodellen som inte tidigare varit kända, vilket kan underlätta utvecklingen av bättre subgridturbulensmodeller och öka vår nuvarande kunskap om turbulens. Rapporten avslutas med att presentera resultat från simuleringar av homogen isotrop turbulens, kanalströmning och strömning över en klack. Dessa resultat indikerar att den här föreslagna homogeniseringsbaserade LES modellen fungerar lika bra eller bättre än de bästa konventionella LES modellerna.
Abstract In this study simulation models for turbulent incompressible viscous flow, governed by the Navier Stokes Equations (NSE), will be analysed using homogenisation by multiple scales expansion. Simulation models for turbulent incompressible viscous flow are generally derived by filtering the NSE over a finite interval of time, homogeneous directions or across an ensemble of equivalent flows providing the class of Reynolds Average Simulation (RAS) models, or by low-pass filtering in space, providing the class of Large Eddy Simulation (LES) or Very Large Eddy Simulation (VLES) models, depending on spatial resolution. Semi-empirical closure models must therewith be formulated to close the resulting RAS or LES equations. The motivation for the present work comes from the need to improve the simulation models for complex turbulent flows. More specifically, to extend the usefulness of LES-type models into the coarse grid/infinite Re number regime, and to let the model extend from a direct numerical simulation model, via LES and VLES, to a state-of-the-art Reynolds Simulation model. The use of the homogenisation method emphasises aspects of the filtered NSE and its relation to the closure modelling that has not been known before, which may aid in developing improved subgrid turbulence models and increasing our present understanding of turbulence. The reports concludes with results from simulations of homogeneous isotropic turbulence, channel flow and flow over a backward facing step. These results indicates that the homogenisation-based LES model works as well or even better than current state-of-the-art LES models.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182