On stochastic inlet boundary condition for unsteady simulations
Loading...
Date
2013-11-19
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
EDP Sciences
Altmetrics
Abstract
The paper deals with the stochastic generation of synthesized turbulence, which may be used for
a generating of an inlet boundary condition for unsteady simulations, e.g. Direct Numerical Simulation (DNS)
or Large Eddy Simulation (LES). Assumptions for the generated turbulence are isotropy and homogeneity. The
described method produces a stochastic turbulent velocity field using the synthesis of a finite sum of random
Fourier modes. The calculation of individual Fourier modes is based on known energy spectrum of turbulent
flow, and some turbulent quantities, e.g. turbulent kinetic energy and turbulent dissipation rate. A division of wave
number range of the energy spectrum determines directly the number of Fourier modes, and has a direct impact on
accuracy and speed of this calculation. Therefore, this work will examine the influence of the number of Fourier
modes on a conservation of the first and second statistical moments of turbulent velocity components, which are
prespecified. It is important to ensure a sufficient size of a computational domain, and a sufficient number of
cells for meaningful comparative results. Dimensionless parameters characterizing the resolution and size of the
computational domain according to a turbulent length scale will be introduced for this purpose. Subsequently,
the sufficient values of this parameters will be shown for individual numbers of Fourier modes.
Příspěvek se zabývá stochastickým generováním syntetické turbulence, která může být použita pro tvorbu vstupní okrajové podmínky nestacionárních simulací, např. Direct Numerical Simulation (DNS) nebo Large Eddy Simulation (LES). Předpokladem generované turbulence je izotropie a homogenita. Popsaná metoda vytváří turbulentní stochastické turbulentní rychlostní pole pomocí syntézy konečného součtu náhodných Fourierových módů. Výpočet jednotlivých Fourierových módů vychází ze známého energetického spektra turbulentního proudění, a turbulentních veličin, např. turbulentní kinetická energie a turbulentní míra disipace. Diskretizace energetického spektra přímo určuje počet Fourierových módů a má přímý vliv na přesnost a rychlost výpočtu. V této práci je tedy zkoumán vliv počtu Fourierových módů na zachování prvních a druhých statistických momentů turbulentních složek rychlostí, které jsou předem určeny. Je důležité zajistit dostatečnou velikost výpočetní oblasti a dostatečný počet buněk pro smysluplné srovnání výsledků. Za tímto účelem budou zavedeny bezrozměrné parametry charakterizující rozlišení a velikost výpočetní domény vzhledem k turbulentnímu délkovému měřítku. Následně budou zobrazeny vhodné hodnoty těchto parametrů pro jednotlivé počty Fourierových módů.
Příspěvek se zabývá stochastickým generováním syntetické turbulence, která může být použita pro tvorbu vstupní okrajové podmínky nestacionárních simulací, např. Direct Numerical Simulation (DNS) nebo Large Eddy Simulation (LES). Předpokladem generované turbulence je izotropie a homogenita. Popsaná metoda vytváří turbulentní stochastické turbulentní rychlostní pole pomocí syntézy konečného součtu náhodných Fourierových módů. Výpočet jednotlivých Fourierových módů vychází ze známého energetického spektra turbulentního proudění, a turbulentních veličin, např. turbulentní kinetická energie a turbulentní míra disipace. Diskretizace energetického spektra přímo určuje počet Fourierových módů a má přímý vliv na přesnost a rychlost výpočtu. V této práci je tedy zkoumán vliv počtu Fourierových módů na zachování prvních a druhých statistických momentů turbulentních složek rychlostí, které jsou předem určeny. Je důležité zajistit dostatečnou velikost výpočetní oblasti a dostatečný počet buněk pro smysluplné srovnání výsledků. Za tímto účelem budou zavedeny bezrozměrné parametry charakterizující rozlišení a velikost výpočetní domény vzhledem k turbulentnímu délkovému měřítku. Následně budou zobrazeny vhodné hodnoty těchto parametrů pro jednotlivé počty Fourierových módů.
Description
Citation
EPJ Web of Conferences. 2013, vol. 67, issue 1, p. 495-498.
https://www.epj-conferences.org/articles/epjconf/abs/2014/04/epjconf_efm-13_02082/epjconf_efm-13_02082.html
https://www.epj-conferences.org/articles/epjconf/abs/2014/04/epjconf_efm-13_02082/epjconf_efm-13_02082.html
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en