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A Low-Mach, Low-Reynolds Preconditioning Scheme With Particular Attention To Viscous Time-Stepping

Fiedler, Jens und Ashcroft, Graham (2016) A Low-Mach, Low-Reynolds Preconditioning Scheme With Particular Attention To Viscous Time-Stepping. In: Proceedings of the 7th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering. VII European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, 2016-06-05 - 2016-06-10, Crete Island, Greece.

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Offizielle URL: https://www.eccomas2016.org/proceedings/pdf/6066.pdf

Kurzfassung

Industrial design and optimization processes rely increasingly on powerful and well-engineered CFD tools. Compressible solution methods, which perform very well at transonic and supersonic flow speeds, display a dramatic degradation of convergence as well as of solution quality as the incompressibility limit is approached (very low flow speeds). In many technical applications, especially in turbomachinery, the flow conditions vary strongly within the computational domain and with time. When the incompressibility limit is approached, a large disparity arises between the smallest and largest eigenvalues of the systems characteristic matrix. In order to overcome these problems low-Mach preconditioning methods have been devised to rescale the eigenvalues of the characteristic matrix of the system of governing equations and, hence, reduce the large inequality in the acoustic and convective flow speeds. Frequently, low flow speeds are observed in low Reynolds environments. As noted by several authors, often instability issues in these regions, such as cavities and boundary layers, arise by preconditioning. Often, this problem is due to an overestimation of the maximum allowable timestep size. In fact, in a low Reynolds regime, the influence of viscous effects on time marching schemes predominates. An important role in the determination of viscous time steps plays the von Neumann number (VNN), whereas the Courant Friedrichs Lewy criteria (CFL) influences the inviscid time step behaviour. The objective of this work is the presentation of the theoretical background and results of a consistent Low-Mach preconditioning scheme based on a preconditioner proposed by Turkel, which has been extended to a wide range of Reynolds numbers. Furthermore, the interaction of low-Mach preconditioning, the von Neumann and Courant Friedrichs Lewy numbers on the convergence history and quality of results will be discussed. Its implementation is illustrated using DLR’s in-house CFD code TRACE. To prove the robustness and correctness of the algorithm, we discuss a set of test cases like the lid-driven cavity at different Reynolds numbers influenced by CFL and VNN.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/110864/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A Low-Mach, Low-Reynolds Preconditioning Scheme With Particular Attention To Viscous Time-Stepping
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fiedler, Jensjens.fiedler (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ashcroft, GrahamGraham.Ashcroft (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2016
Erschienen in:Proceedings of the 7th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Papadrakakis, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Papadopoulos, V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stefanou, G.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plevris, V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Status:veröffentlicht
Stichwörter:convergence acceleration, compressible flows, viscous flows, low Mach preconditioning
Veranstaltungstitel:VII European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering
Veranstaltungsort:Crete Island, Greece
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:5 Juni 2016
Veranstaltungsende:10 Juni 2016
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebssysteme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Engine Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Triebwerk und Validierungsmethoden (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Numerische Methoden
Hinterlegt von: Becker, Kai
Hinterlegt am:30 Jan 2017 07:24
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:15

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