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Low Mach preconditioned non-reflecting boundary conditions for the harmonic balance solver

Sivel, Pierre und Frey, Christian (2022) Low Mach preconditioned non-reflecting boundary conditions for the harmonic balance solver. In: 8th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, ECCOMAS Congress 2022. ECCOMAS 2022, 6.-9. Jun 2022, Oslo, Norvegen. doi: 10.23967/eccomas.2022.170. ISSN 2696-6999.

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Offizielle URL: https://www.scipedia.com/public/Sivel_Frey_2022a

Kurzfassung

In CFD, unsteady computations are cost-intensive. The HB method represents a cost-efficient alternative. Here, for time-periodic flows, the governing equations are recasted in the Fourier domain. In the low Mach regime, the compressible governing equations are stiff. Therefore, density-based solvers converge slowly. Low Mach preconditioning equalizes the eigenvalues of the system of equations, to improve the condition number and remove the stiffness of the system. In this paper, low Mach preconditioning is applied to the HB method, with emphasis on the NRBCs. These boundary conditions have a crucial impact on the flow inside the truncated computational domains used in CFD. Improper boundary conditions reflect waves exiting the computational domain and deteriorate the quality of the solution. However,NRBCs avoid spurious reflections. We explain that to precondition the NRBC its formulation in terms of characteristics has to be adapted. An academic wave propagation test case is computed for different wave configurations to validate the preconditioned boundary conditions. The use of non-preconditioned NRBCs in a preconditioned computation leads to instabilities and reflections at the boundaries of the domain. A consistent setup with preconditioned NRBCs improves the stability and leads to good non-reflecting properties for all presented wave configurations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/192165/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Low Mach preconditioned non-reflecting boundary conditions for the harmonic balance solver
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sivel, PierrePierre.Sivel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frey, ChristianChristian.Frey (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0496-9225NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 November 2022
Erschienen in:8th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, ECCOMAS Congress 2022
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.23967/eccomas.2022.170
ISSN:2696-6999
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Computational Fluid Dynamics, Low Mach Preconditioning, Non-Reflecting Boundary Conditions, Harmonic Balance
Veranstaltungstitel:ECCOMAS 2022
Veranstaltungsort:Oslo, Norvegen
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:6.-9. Jun 2022
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 > Numerische Methoden
Hinterlegt von: Sivel, Pierre
Hinterlegt am:12 Dez 2022 09:40
Letzte Änderung:10 Aug 2023 07:59

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