Development of numerical and experimental methods for resolving of concentrated vortex structures

开发解决集中涡结构的数值和实验方法

基本信息

项目摘要

The resolving of vortex structures is one of the main problems in computational fluid dynamics. The overall objective of this project is to develop numerical technologies that can detect a wider range of vortex scales. In the project, two strategies are pursued. One is based on the development of the vorticity confinement (VC) method, while the other is based on a new concept that combines the grid-based finite volume method (FVM) with the grid-free vortex method (CVM). Both strategies aim to reduce the amount of numerical diffusion present in all existing numerical methods. As part of the vorticity confinement method, an additional term that can act against numerical diffusion is introduced into the momentum equation. This term will be calculated based on the grid-free vortex method (CVM). In the hybrid FVM-CVM method, the vortices are divided into large-scale and small-scale structures, where the former is then modelled with FVM and the latter with CVM. Both of these methods will be validated using in the literature available experimental results for tip vortex flow behind wings. The joint development of vortex structure identification algorithms, their implementation in FVM OpenFoam and their validation of the same test cases as well as the integration of CVM results in the VC-method show that these the both parts of the project are strongly interconnected, and the developed methods can be used for a wide range of fundamental and related problems in fluid mechanics.
涡流结构的分解是计算流体动力学的主要问题之一。该项目的总体目的是开发可以检测到更广泛的涡旋量表的数值技术。在项目中,采取了两种策略。一个基于涡度限制方法(VC)方法的开发,而另一个基于将基于网格的有限体积方法(FVM)与无网格涡流方法(CVM)结合的新概念。两种策略旨在减少所有现有数值方法中存在的数值扩散量。作为涡度限制方法的一部分,可以将可以反对数值扩散的附加术语引入动量方程中。该术语将根据无网格涡流法(CVM)计算。在混合FVM-CVM方法中,将涡流分为大规模和小规模的结构,然后将前者用FVM建模,后者用CVM进行建模。这两种方法都将在文献中使用的可用实验结果验证,以示翅膀后面的尖端涡流流。涡流结构识别算法的联合开发,它们在FVM OpenFOAM中的实现以及对同一测试用例的验证以及CVM的整合结果在VC-Method中的集成结果表明,这些项目的两个部分都是密切相互联系的,并且可以将开发的方法用于流体机理的基本和相关问题的广泛范围。

项目成果

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Tracking a Tip Vortex with Adaptive Vorticity Confinement and Hybrid RANS-LES
使用自适应涡度限制和混合 RANS-LES 跟踪尖端涡
  • DOI:
    10.4236/ojfd.2016.64030
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D.-F. ;Abdel-Maksoud
  • 通讯作者:
    Abdel-Maksoud
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