Collaborative research: simulation and analysis of turbulent jet noise using arbitrary-order Hermite methods
合作研究:使用任意阶 Hermite 方法模拟和分析湍流射流噪声
基本信息
- 批准号:0905045
- 负责人:
- 金额:$ 98.7万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2009
- 资助国家:美国
- 起止时间:2009-09-01 至 2014-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Hagstrom and Colonius This award is funded under the American Recovery andReinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5). The investigators, with their students and postdocs, pursue an interdisciplinary project with three primary aims. The first aim is the development, optimization, and dissemination of novel computational methods based on arbitrary-order Hermite approximations that efficiently utilize petascale facilities to solve complex, multiple-scale, time-dependent systems of partial differential equations. Secondly, Hermite methods are applied to the direct simulation of turbulent jet noise at Reynolds numbers more than an order of magnitude beyond those currently available, paving the way for future simulations under flow conditions relevant to engineering design. The final goal is the development and application of post-processing techniques to use the simulation data to discover the basic physical mechanisms responsible for the jet noise, improve the inputs to engineering models, and inform strategies for noise reduction. The unique properties of Hermite methods make them ideal for high-resolution simulations on high-performance computing platforms. This is the first instance where they are fully exercised to attack a difficult problem. The methods themselves can be profitably used in any application requiring high accuracy, and a library of optimized building blocks along with templates for their application is created and made freely available to the scientific community. To understand jet noise is an immense scientific challenge. The radiated sound, which carries only a minuscule fraction of the flow energy, results from both small-scale turbulence and the complex dynamics of larger-scale coherent structures. The efficient utilization of the next generation of high-performance computing systems is hindered by the heterogeneous nature of the hardware. This project is focused on new methods that are both flexible enough for complex architectures, and powerful enough to deliver high-resolution approximations. Jet noise is an environmental problem subject to increasingly severe regulation throughout the world. To meet the ambitious noise reduction goals under discussion, a greatly enhanced understanding of the basic physics is needed. The simulations and follow-up analysis to be completed by the investigators bring us much closer to the goal of discovering the subtle physical mechanisms responsible for the acoustic radiation and to the rational design of methods to suppress it.
Hagstrom 和 Colonius 该奖项由 2009 年美国复苏和再投资法案(公法 111-5)资助。 研究人员与他们的学生和博士后一起开展一个具有三个主要目标的跨学科项目。 第一个目标是开发、优化和传播基于任意阶 Hermite 近似的新型计算方法,该方法有效地利用千万亿级设施来求解复杂、多尺度、时间相关的偏微分方程组。 其次,埃尔米特方法应用于雷诺数下湍流射流噪声的直接模拟,其雷诺数超出了现有技术的一个数量级,为未来在与工程设计相关的流动条件下进行模拟铺平了道路。 最终目标是开发和应用后处理技术,以使用模拟数据来发现造成喷气机噪声的基本物理机制,改进工程模型的输入,并为降噪策略提供信息。 Hermite 方法的独特属性使其成为高性能计算平台上高分辨率模拟的理想选择。 这是他们第一次充分锻炼出攻克难题的能力。 这些方法本身可以在任何需要高精度的应用中有利地使用,并且创建了优化构建块及其应用模板的库,并向科学界免费提供。 了解喷气噪声是一项巨大的科学挑战。 辐射声只携带流动能量的一小部分,是由小尺度湍流和大尺度相干结构的复杂动力学产生的。 硬件的异构性阻碍了下一代高性能计算系统的有效利用。 该项目专注于新方法,这些方法既足够灵活,适合复杂的架构,又足够强大,可以提供高分辨率的近似值。 喷气机噪音是一个环境问题,全世界都受到越来越严格的监管。 为了实现正在讨论的雄心勃勃的降噪目标,需要大大增强对基础物理学的理解。 研究人员即将完成的模拟和后续分析使我们更接近发现声辐射的微妙物理机制以及合理设计抑制声辐射的方法的目标。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
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Eric Johnsen
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