کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6930461 867538 2016 15 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
The impact and treatment of the Gibbs phenomenon in immersed boundary method simulations of momentum and scalar transport
ترجمه فارسی عنوان
تأثیر و درمان پدیده گیبس در روش مرزی غوطه ور شده، شبیه سازی حمل و نقل حرکتی و اسکالر
کلمات کلیدی
پدیده گیبس، روش مرزی غوطه ور، رابط کاربری غوطه ور شبیه سازی گردابی بزرگ، تقسیم بندی طیفی،
ترجمه چکیده
فشرده سازی طیفی از مقادیری که تغییرات ناگهانی را نشان می دهد، منجر به نوسانات و یا رینگینگ می شود که به عنوان پدیده گیبس شناخته می شود. هنگامی که استفاده از تطبیق طیفی برای ارزیابی شیب فضایی در طول ادغام عددی معادلات حمل و نقل در جریان جریان مایع متابولیسم استفاده می شود، این نوسان ها می توانند مقادیر مختلف جریان را آلوده کنند. یک برنامه کاربردی خاص که در آن ظهور پدیده گیبس ضعف به خوبی شناخته شده است در زمینه شبیه سازی با استفاده از روش مرزی غوطه ور است. در این مقاله، اثر پدیده گیبس در چنین شبیه سازی ها را با جزئیات بررسی می کنیم، و ما پیشنهاد می کنیم یک روش صحیح کارایی محاسباتی برای کاهش نوسانات مرتبط با آن پیشنهاد کنیم. اثربخشی این درمان در تست های پیشین بر روی توابع با تغییرات ناگهانی و در آزمایشهای بعدی از مدل های شبکهای بزرگ دیجیتال جریان جریان غیر ترافیلی و انتقال اسکالر غیر فعال در بدنه های جامد نشان داده شده است. علاوه بر این، نتایج شبیه سازی بزرگ چرخدنده نشان می دهد که اثرات پدیده گیبس به طور قابل توجهی بیشتر برای محاسبات مقادیر مقیاس زیر و انتقال اسکالر نزدیک به رابط جامد، در مقایسه با تاثیر آنها در محاسبات مربوط به میدان سرعت حل شده است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر نرم افزارهای علوم کامپیوتر
پیش نمایش مقاله
تأثیر و درمان پدیده گیبس در روش مرزی غوطه ور شده، شبیه سازی حمل و نقل حرکتی و اسکالر
چکیده انگلیسی
Spectral discretization of quantities exhibiting abrupt shifts results in oscillations, or “ringing”, known as the Gibbs phenomenon. When spectral discretization is used to evaluate spatial gradients during numerical integration of the transport equations governing turbulent fluid flows, these oscillations can contaminate various flow quantities. A particularly relevant application where the emergence of Gibbs phenomenon is a well-recognized weakness is in the context of simulations using the immersed boundary method. In this paper, we examine the effect of the Gibbs phenomenon in such simulations in detail, and we propose a computationally efficient smoothing treatment to reduce the associated oscillations. The effectiveness of this treatment is demonstrated in a priori tests on functions with abrupt shifts, and in a posteriori tests in wall-modeled large-eddy simulations of incompressible flow and passive scalar transport over solid bluff bodies. Furthermore, the large eddy simulation results indicate that the Gibbs phenomenon's impacts are significantly more detrimental to the computations of the subgrid-scale quantities and of scalar transport close to the solid interface, as compared to their impact on computations involving the resolved velocity field.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Computational Physics - Volume 310, 1 April 2016, Pages 237-251
نویسندگان
, , ,