کاهش زمان و افزایش دقت حل جریان تراکم پذیر غیرلزج به روش شبکه بولتزمن تفاضل طیفی

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 پژوهشکده مهندسی مکانیک، سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران
2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
چکیده
در این تحقیق، قابلیت های روش شبکه بولتزمن تفاضل طیفی برای حل جریان تراکم پذیر غیرلزج روی شبکه باسازمان دوبعدی ارتقا داده شده است. نتایج منتشرشده از این روش برای حل جریان تراکم پذیر تاکنون با استفاده از مدل ارائه شده توسط واتاری به دست آمده اند. در اینجا، با استفاده از مدل ارائه شده توسط کو و همکارانش از مدت زمان اجرای حل عددی جریان تراکم پذیر غیرلزج به روش شبکه بولتزمن تفاضل طیفی به مقدار قابل توجهی کاسته شده است. به منظور سنجیدن دقت روش ارائه شده برای حل جریان های تراکم پذیر با و بدون ناپیوستگی، از این روش برای حل مسائل گردابه آنتروپی ثابت ساکن و برهم کنش شوک و گردابه روی شبکه باسازمان دوبعدی استفاده شده است. نتایج حاصل از حل این مسائل با روش شبکه بولتزمن تفاضل طیفی مرتبه سوم ارتقایافته، ارائه شده و با نتایج حل دقیق و نتایج عددی مقایسه شده است. در این تحقیق اثبات شده که با استفاده از روش شبکه بولتزمن تفاضل طیفی مرتبه سوم ارتقایافته: 1- مدت زمان اجرای حل عددی جریان تراکم پذیر غیرلزج به حدود یک سوم زمان روش شبکه بولتزمن تفاضل طیفی مرسوم کاهش یافته است، 2- مقایسه با حل دقیق نشان می دهد که دقت نتایج نسبت به روش شبکه بولتزمن تفاضل طیفی مرسوم افزایش یافته است، 3- تسخیر شوک بدون استفاده از فیلتر یا محدودکننده انجام شده که نشان دهنده پایداری روش شبکه بولتزمن تفاضل طیفی ارتقایافته است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Improving the accuracy and reducing the computation time of the inviscid compressible flow solution using the Spectral Difference Lattice Boltzmann Method

نویسندگان English

Ali Ghaffarian 1
Kazem Hejranfar 2
1 Department of Mechanical Engineering, Iran Research Organization for Science and Technology (IROST), Tehran, Iran
2 Aerospace Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In this research, the capabilities of the Spectral Difference Lattice Boltzmann Method for solution of two-dimensional inviscid compressible flows on structured grids have been enhanced. The published results of this method for solving compressible flow have so far been obtained using the model proposed by Watari. Here, by employing the model proposed by Qu and colleagues, the execution time of the numerical solution for inviscid compressible flow using the spectral difference lattice Boltzmann method has been significantly decreased. To assess the accuracy of the proposed method for solving compressible flows with and without discontinuities, this method has been applied to solve the stationary isentropic vortex problem and the shock–vortex interaction problem on the two-dimensional structured grids. The results obtained from solving these problems using the enhanced third-order spectral difference lattice Boltzmann method are presented and compared with the exact solutions and numerical results. In this research, it has been demonstrated that the enhanced third-order Spectral Difference Lattice Boltzmann Method (SDLBM) provides the following improvements: (1) the computational time for the numerical solution of inviscid compressible flows is reduced to approximately one-third of that required by the conventional SDLBM; (2) comparisons with the exact solution confirm that the accuracy of the results is improved over the conventional SDLBM; and (3) shock capturing is accomplished without employing any filters or limiters, which attests to the stability of the enhanced SDLBM

کلیدواژه‌ها English

Spectral difference lattice Boltzmann method (SDLBM)
Compressible flow
Structured grid

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 25 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 26 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 28 شهریور 1405
  • تاریخ اولین انتشار 28 شهریور 1405
  • تاریخ انتشار 28 شهریور 1405