Unsteady optimal control of shear flows based on the discrete and continuous adjoint Navier-Stokes equations.

基于离散和连续伴随纳维-斯托克斯方程的剪切流非定常最优控制。

基本信息

项目摘要

Optimal flow control based on the continuous adjoint has been very successful so far. Nevertheless, this method shows deficiencies for unsteady flow cases at high Reynolds numbers and when models for the non-represented scales are applied. These deficiencies lead to wrong gradient directions during the determination of the minimum of a cost functional and are caused by inconsistencies of the continuous adjoint of the numerically approximated (primal) flow state. As a consequence, only limited control horizons are possible, additionally, all terms in the flow equations of the primal simulation need to be differentiable, which is certainly not the case for all models. Making use of the discrete adjoint offers the possibility to reach machine precision in determining the gradient numerically, based on the calculated primal flow state. For unsteady turbulent flows at high Reynolds numbers this issue has not been investigated in depth. Although the discrete approach is exact based on the numerical (i.e. discrete primal) flow solution, it still contains the modelling and discretization errors when compared to the `exact` flow solution.The aim of this proposal is to compare the continuous and discrete approach, by minimizing the sound emission to the far-field over very long time horizons for several defined flow cases. The comparison is performed using different resolutions and Reynolds numbers, by making use of DNS and Large Eddy Simulation. The discrete adjoint is developed using automatic differentiation tools (AD-Tools) applied on the same flow solver, which serves as a basis for the continuous adjoint control. The comparison tries to identify strengths and weaknesses of the respective approaches and intends to determine successfull approaches to control turbulent flows at high Reynolds numbers.
迄今为止,基于连续伴随的最优流量控制已经非常成功。然而,该方法显示出高雷诺数下的不稳定流动情况以及应用非代表性尺度的模型时的缺陷。这些缺陷导致在确定成本函数最小值期间出现错误的梯度方向,并且是由数值近似(原始)流状态的连续伴随的不一致引起的。因此,只有有限的控制范围是可能的,此外,原始模拟的流动方程中的所有项都需要是可微的,这当然不是所有模型的情况。利用离散伴随函数可以根据计算出的原始流动状态以数字方式确定梯度,从而达到机器精度。对于高雷诺数下的不稳定湍流,这个问题尚未得到深入研究。尽管离散方法是基于数值(即离散原始)流解的精确方法,但与“精确”流解决方案相比,它仍然包含建模和离散化误差。本提案的目的是比较连续方法和离散方法,通过在几个定义的流动情况下在很长的时间范围内最大限度地减少向远场的声音发射。通过使用 DNS 和大涡模拟,使用不同的分辨率和雷诺数进行比较。离散伴随是使用应用于同一流求解器的自动微分工具(AD-Tools)开发的,它作为连续伴随控制的基础。该比较试图确定各种方法的优点和缺点,并旨在确定控制高雷诺数湍流的成功方法。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Simultaneous single-step one-shot optimization with unsteady PDEs
具有不稳定偏微分方程的同步单步一次性优化
  • DOI:
    10.1016/j.cam.2015.07.033
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Günther; N.R. Gauger; Q. Wang
  • 通讯作者:
    Q. Wang
Spanwise reflection symmetry breaking and turbulence control: plane Couette flow
展向反射对称破缺和湍流控制:平面 Couette 流
  • DOI:
    10.1017/jfm.2014.99
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    G. Chagelishvili; G. Khujadze; H. Foysi; M. Oberlack
  • 通讯作者:
    M. Oberlack
A framework for simultaneous aerodynamic design optimization in the presence of chaos
混沌情况下同步空气动力学设计优化的框架
  • DOI:
    10.1016/j.jcp.2016.10.043
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Stefanie Günther;N. Gauger;Qiqi Wang
  • 通讯作者:
    Qiqi Wang
Numerical optimisation of the pseudopotential-based lattice Boltzmann method
基于赝势的格子玻尔兹曼方法的数值优化
  • DOI:
    10.1016/j.jocs.2016.04.005
  • 发表时间:
    2016-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Knut Küllmer;A. Krämer;D. Reith;W. Joppich;H. Foysi
  • 通讯作者:
    H. Foysi
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr.-Ing. Holger Foysi其他文献

Professor Dr.-Ing. Holger Foysi的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr.-Ing. Holger Foysi', 18)}}的其他基金

The nature of turbulence in compressible homentropic constant shear flows: its vortex and wave contents and self-sustenance.
可压缩垂直恒定剪切流中湍流的本质:其涡流和波内容以及自维持。
  • 批准号:
    438287556
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Application of the "Method of Moving Frames" to the magnetohydrodynamic shallow water equations - Conservation Properties and Robustness
“移动框架法”在磁流体动力学浅水方程中的应用——守恒性和鲁棒性
  • 批准号:
    374462528
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Identification of the Linear Sound Sources in Turbulent free Shear Flows:Non-modal Analysis and Direct Numerical Simulation Study
湍流自由剪切流中线性声源的识别:非模态分析和直接数值模拟研究
  • 批准号:
    261830592
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Kombinierte experimentelle und numerische Analyse der Fluid-Struktur Interaktion und Wandschubspannung in elastischen Gefäßen bei instationärer Durchströmung
非定常流动过程中弹性容器流固相互作用和壁面剪应力的实验与数值联合分析
  • 批准号:
    203317824
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Turbulente Mischung und Verbrennung in kompressiblen Scherschichten - Simulation und Beeinflussung
可压缩剪切层中的湍流混合和燃烧 - 模拟和操纵
  • 批准号:
    57812851
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Independent Junior Research Groups
ColtBig: Compressible and thermal lattice Boltzmann methods on interpolation-based grids
ColtBig:基于插值网格的可压缩和热晶格玻尔兹曼方法
  • 批准号:
    439383920
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

基于情境最佳化的模型预测控制方法研究
  • 批准号:
    62303416
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
水环境容量控制目标下的流域最佳管理措施空间降尺度优化方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
离子引擎供电电源的超高增益变换器及最佳负载点运行控制
  • 批准号:
    51907032
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
面向最佳热负荷分配的氧化铝多效降膜蒸发过程的建模与优化控制方法
  • 批准号:
    61963036
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    39 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
非圆异面数字化高速最佳轨迹跟踪补偿加工的研究
  • 批准号:
    51475184
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    81.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Enhancing cognitive function in breast cancer survivors through community-based aerobic exercise training
通过社区有氧运动训练增强乳腺癌幸存者的认知功能
  • 批准号:
    10691808
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
An integrated community-clinic model of optimized implementation strategies to increase early detection of breast and cervical cancers in Kenya
优化实施策略的综合社区诊所模型,以提高肯尼亚乳腺癌和宫颈癌的早期发现率
  • 批准号:
    10582296
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Angiotensin-(1-7) engages hypothalamic arcuate-paraventricular nucleus inhibitory pathways to lower blood pressure
血管紧张素-(1-7) 参与下丘脑弓状室旁核抑制通路来降低血压
  • 批准号:
    10751682
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
A Personalized Surgical Approach for the Treatment of Children with Obstructive Sleep Apnea and Small Tonsils
治疗患有阻塞性睡眠呼吸暂停和小扁桃体的儿童的个性化手术方法
  • 批准号:
    10634395
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Cooperative multi agent optimal adaptive control of large degree of freedom manipulators for an interdependent collaborative task
用于相互依赖的协作任务的大自由度机械臂的协作多智能体最优自适应控制
  • 批准号:
    2890822
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了