Иерархическое вихреразрешающее моделирование турбулентных течений
status: ongoing
С момента возникновения вычислительной гидро и аэродинамики математическое моделирование турбулентности и вычислительные методы развивались как две независимые дисциплины при распространенном мнении, что практически любой подходящий вычислительный подход может быть использован для численной реализации моделей турбулентности. Наша группа придерживается принципиально новой философии численного моделирования, основанной на осознании необходимости тесной интеграции математического моделирования, адаптивных численных методов и алгоритмов генерации сетки для более гибкого учёта физики задачи, минимизации вычислительных ресурсов, улучшения качества и эффективности численного моделирования и повышения степени прогнозирования физических свойств моделируемых систем.
Последние достижения адаптивных многоуровневых вейвлетных методов решения уравнений в частных производных в сочетании с уникальными свойствами вейвлетного анализа для идентификации и отслеживания локальных структур решения позволяют предложить принципиально новую методологию вихреразрешающего моделирования, которая в полной мере использует свойства пространственно-временной перемежаемости турбулентных течений и нераздельно интегрирует адаптивные численные методы , алгоритмы построения расчетных сеток с физическоим моделированием. Интеграция достигается путем объединения изменяющегося в пространстве и времени вейвлетного порогового сжатия с иерархическим моделированием турбулентности на основе вейвлетов.
В настоящее время усилия направлены на разработку системного подхода, позволяющего осуществлять синергетический переход между моделями различной иерархии, а именно: адаптивного прямого численного моделирования, адаптивного метода крупных вихрей и адаптивного подхода на основе нестационарных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье––Стокса, а также их применение для решения как научных, так и промышленно-ориентированных задач.
В настоящее время усилия направлены на разработку системного подхода, позволяющего осуществлять синергетический переход между моделями различной иерархии, а именно: адаптивного прямого численного моделирования, адаптивного метода крупных вихрей и адаптивного подхода на основе нестационарных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье––Стокса, а также их применение для решения как научных, так и промышленно-ориентированных задач.
1) De Stefano, G. and Vasilyev, O.V., Hierarchical Adaptive Eddy-Capturing Approach for Modeling and Simulation of Turbulent Flows. Fluids, 6(2), 83, https://doi.org/10.3390/fluids6020083, 2021.
2) Ge, Х., De Stefano, G., Vasilyev, O.V., and Hussaini, M.Y., Wavelet-based Adaptive Eddy-Resolving Methods for Modeling and Simulation of Complex Wall-bounded Compressible Turbulent Flows. Fluids. 6(9), 331, https://doi.org/10.3390/fluids6090331, 2021.
3) De Stefano, G., Nejadmalayeri, A., and Vasilyev, O.V., Wall-Resolved Wavelet-Based Adaptive Large-Eddy Simulation of Bluff-Body Flows with Variable Thresholding, Journal of Fluid Mechanics, 788, pp. 303-336, 2016.
4) De Stefano, G., Vasilyev, O.V., and Brown-Dymkoski, E., Wavelet-based adaptive unsteady RANS modeling of external flows, Journal of Fluid Mechanics, 837, pp. 765-787, 2018.
5) Ge, X., Vasilyev, O.V., and Hussaini, M.Y., Wavelet-based adaptive delayed detached eddy simulations for wall-bounded compressible turbulent flows, Journal of Fluid Mechanics, 873, pp. 1116-1157, 2019.
6) Ge, X., Vasilyev, O.V., De Stefano, G., and Hussaini, M.Y., Wavelet-Based Adaptive Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes Simulations of Wall-Bounded Compressible Turbulent Flows, AIAA Journal, 58(4), pp. 1529-1549, 2020.
7) De Stefano, G., Brown-Dymkoski, E., and Vasilyev, O.V., Wavelet-based adaptive large-eddy simulation of supersonic channel flow, Journal of Fluid Mechanics, 901, A13, 2020.
8) Ge, X., Vasilyev, O.V., and Hussaini, M.Y., Wavelet-based adaptive wall-modeled large eddy simulation method for compressible turbulent flows. Phys. Rev. Fluids. 6(9), 094606, https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.6.094606, 2021.
9) De Stefano, G., Dymkoski, E., and Vasilyev, O.V., Localized dynamic kinetic-energy model for compressible wavelet-based adaptive large-eddy simulation. Phys. Rev. Fluids. 7(5), 054604, https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.7.054604, 2022.
2) Ge, Х., De Stefano, G., Vasilyev, O.V., and Hussaini, M.Y., Wavelet-based Adaptive Eddy-Resolving Methods for Modeling and Simulation of Complex Wall-bounded Compressible Turbulent Flows. Fluids. 6(9), 331, https://doi.org/10.3390/fluids6090331, 2021.
3) De Stefano, G., Nejadmalayeri, A., and Vasilyev, O.V., Wall-Resolved Wavelet-Based Adaptive Large-Eddy Simulation of Bluff-Body Flows with Variable Thresholding, Journal of Fluid Mechanics, 788, pp. 303-336, 2016.
4) De Stefano, G., Vasilyev, O.V., and Brown-Dymkoski, E., Wavelet-based adaptive unsteady RANS modeling of external flows, Journal of Fluid Mechanics, 837, pp. 765-787, 2018.
5) Ge, X., Vasilyev, O.V., and Hussaini, M.Y., Wavelet-based adaptive delayed detached eddy simulations for wall-bounded compressible turbulent flows, Journal of Fluid Mechanics, 873, pp. 1116-1157, 2019.
6) Ge, X., Vasilyev, O.V., De Stefano, G., and Hussaini, M.Y., Wavelet-Based Adaptive Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes Simulations of Wall-Bounded Compressible Turbulent Flows, AIAA Journal, 58(4), pp. 1529-1549, 2020.
7) De Stefano, G., Brown-Dymkoski, E., and Vasilyev, O.V., Wavelet-based adaptive large-eddy simulation of supersonic channel flow, Journal of Fluid Mechanics, 901, A13, 2020.
8) Ge, X., Vasilyev, O.V., and Hussaini, M.Y., Wavelet-based adaptive wall-modeled large eddy simulation method for compressible turbulent flows. Phys. Rev. Fluids. 6(9), 094606, https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.6.094606, 2021.
9) De Stefano, G., Dymkoski, E., and Vasilyev, O.V., Localized dynamic kinetic-energy model for compressible wavelet-based adaptive large-eddy simulation. Phys. Rev. Fluids. 7(5), 054604, https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.7.054604, 2022.