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Minimizing Aliasing in Multiple Frequency Harmonic Balance Computations

Lindblad, Daniel und Frey, Christian und Junge, Laura und Ashcroft, Graham und Andersson, Niklas (2022) Minimizing Aliasing in Multiple Frequency Harmonic Balance Computations. Journal of Scientific Computing, 91 (2). Springer. doi: 10.1007/s10915-022-01776-0. ISSN 0885-7474.

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4MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10915-022-01776-0

Kurzfassung

The harmonic balance method has emerged as an efficient and accurate approach for computing periodic, as well as almost periodic, solutions to nonlinear ordinary differential equations. The accuracy of the harmonic balance method can however be negatively impacted by aliasing. Aliasing occurs because Fourier coefficients of nonlinear terms in the governing equations are approximated by a discrete Fourier transform (DFT). Understanding how aliasing occurs when the DFT is applied is therefore essential in improving the accuracy of the harmonic balance method. In this work, a new operator that describe the fold-back, i.e. aliasing, of unresolved frequencies onto the resolved ones is developed. The norm of this operator is then used as a metric for investigating how the time sampling should be performed to minimize aliasing. It is found that a time sampling which minimizes the condition number of the DFT matrix is the best choice in this regard, both for single and multiple frequency problems. These findings are also verified for the Duffing oscillator. Finally, a strategy for oversampling multiple frequency harmonic balance computations is developed and tested.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187630/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Minimizing Aliasing in Multiple Frequency Harmonic Balance Computations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lindblad, DanielChalmers University of Technologyhttps://orcid.org/0000-0002-2936-556XNICHT SPEZIFIZIERT
Frey, ChristianDLR-KP, AT-NUMhttps://orcid.org/0000-0003-0496-9225NICHT SPEZIFIZIERT
Junge, Lauralaura.junge (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ashcroft, GrahamInstitut für AntriebstechnikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Andersson, NiklasChalmers University of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2022
Erschienen in:Journal of Scientific Computing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:91
DOI:10.1007/s10915-022-01776-0
Verlag:Springer
ISSN:0885-7474
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Harmonic balance, Aliasing, Condition number, Almost periodic Fourier transform, APFT, Duffing oscillator
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Triebwerk
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik
Hinterlegt von: Frey, Christian
Hinterlegt am:15 Aug 2022 15:36
Letzte Änderung:19 Aug 2022 12:45

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