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abstracto

Fluid Dynamics & Aerodynamics 2018: Formulaciones sin malla de alta precisión para flujos comprimibles no uniformes

Xesus Nogueira y Luis Ramírez

La simulación numérica es hoy en día una herramienta fundamental en ciencia e ingeniería. Está involucrado en casi todas las disciplinas y se utiliza en casi todos los campos de investigación. En particular, la dinámica de fluidos computacional (CFD) se ha convertido en una herramienta esencial tanto en el diseño como en la investigación. El desarrollo de métodos numéricos para la simulación de problemas que involucran geometrías altamente complejas, que son frecuentes en muchos problemas de ingeniería, sigue siendo un campo de investigación muy activo en dinámica de fluidos computacional. Sin embargo, los métodos actuales de CFD adolecen de una serie de inconvenientes: el uso de CFD en el proceso de diseño aeroespacial está severamente limitado por la incapacidad de predecir con precisión y confiabilidad flujos turbulentos con regiones significativas de separación y; hoy en día, las técnicas numéricas estándar en CFD son principalmente métodos basados en cuadrículas. La generación de mallas y la adaptabilidad siguen siendo cuellos de botella importantes en el flujo de trabajo de CFD. En este contexto, el uso de métodos sin malla puede ser interesante para problemas que involucren límites deformables o móviles en los medios de propagación o flujos multifásicos. Además, estos métodos no requieren una malla para la discretización, por lo que pueden superar uno de los cuellos de botella más importantes en el proceso de diseño. En este trabajo, proponemos un nuevo método sin malla de alta precisión, estable y de baja disipación basado en una discretización de Galerkin de un conjunto de ecuaciones de conservación en un enfoque Lagrangiano Euleriano (ALE) arbitrario, utilizando mínimos cuadrados móviles como funciones de peso para la discretización de Galerkin. .
A diferencia de los enfoques más comunes de hidrodinámica de partículas suaves (SPH), el método propuesto utiliza solucionadores de Riemann en lugar del enfoque de viscosidad artificial para evitar oscilaciones cerca de choques. La estabilidad del esquema se logra mediante el reciente paradigma de detección de orden óptimo multidimensional a posteriori. Utilizando funciones de mínimos cuadrados móviles (MLS), la propiedad de partición de la unidad se verifica incluso cerca de choques, lo que permite que el método obtenga resultados muy precisos. Publicaciones recientes 1. E Gaburov y K Nitadori (2011)    Magnetohidrodinámica de partículas ponderadas astrofísicas. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society 414:129???154. 2. PF Hopkins (2015) Una nueva clase de métodos de simulación hidrodinámica precisos y sin malla. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society 450 (1): 53-110. 3. S Clain, S Diot y R Loubre (2011) Un método de volumen finito de alto orden para sistemas de leyes de conservación: detección de orden óptimo multidimensional (MOOD). Revista de Física Computacional 230:4028???4050. 4. X Nogueira, L Ramrez, S Clain, R Loubre, L Cueto Felgueroso and I Colominas (2016) Método SPH de alta precisión con limitación de detección de orden óptimo multidimensional. Métodos informáticos en mecánica aplicada e ingeniería 310:134???155