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Accelerating Unsteady CFD Simulations Using a Minimum Residual Based Nonlinear Reduced Order Modeling Approach

Ripepi, Matteo und Görtz, Stefan (2018) Accelerating Unsteady CFD Simulations Using a Minimum Residual Based Nonlinear Reduced Order Modeling Approach. In: AeroStruct: Enable and Learn How to Integrate Flexibility in Design Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design, 138. Springer International Publishing. Seiten 237-255. doi: 10.1007/978-3-319-72020-3_15. ISBN 978-3-319-72020-3. ISSN 978-3-319-72019-7.

Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen.

Offizielle URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-72020-3_15

Kurzfassung

Reduced-order modeling is evaluated as a means to speed up unsteady computational fluid dynamics (CFD) simulations while maintaining the desired Level of accuracy. In the reduced order modeling approach, proper orthogonal decomposition (POD) is applied to some computed response time history from a compressible, unsteady CFD solver to compute a set of orthogonal basis vectors. An approximate flow solution for the next time step is predicted by minimizing the unsteady flow solver residual in the space spanned by the POD basis. This is done by solving a non-linear least-squares problem. This approximate flow solution is then used to initialize the flowsolver at this time step, aiming to reduce the number of inner iterations of the dual time stepping loop to convergence compared to the conventional choice of initializing with the previous time step solution or an extrapolation in time. This procedure is repeated for all following time steps. Results for the pitching LANN wing at transonic flow conditions show a more than twofold reduction in the number of inner iterations of the flow solver to convergence. Despite the overhead caused by evaluating the reduced-order model (ROM) at every time step, the method results in a 38% saving in computational time without compromising accuracy, thus improving the overall efficiency for unsteady aerodynamics applications. Finally, several means to further improve the performance are also discussed, including updating the POD basis after every new time step.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/118963/
Dokumentart:Beitrag im Sammelband
Titel:Accelerating Unsteady CFD Simulations Using a Minimum Residual Based Nonlinear Reduced Order Modeling Approach
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ripepi, MatteoMatteo.Ripepi (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Görtz, StefanStefan.Goertz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Februar 2018
Erschienen in:AeroStruct: Enable and Learn How to Integrate Flexibility in Design
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:138
DOI:10.1007/978-3-319-72020-3_15
Seitenbereich:Seiten 237-255
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Heinrich, RalfDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer International Publishing
Name der Reihe:Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design
ISSN:978-3-319-72019-7
ISBN:978-3-319-72020-3
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CFD, aerodynamics, unsteady, transonic, convergence, ROM, POD, LANN wing
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Simulation und Validierung (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > CASE, BS
Hinterlegt von: Görtz, Stefan
Hinterlegt am:09 Mär 2018 09:51
Letzte Änderung:09 Mär 2018 09:51

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