Научный отчет № 5379

Название

Алгоритм расчета турбулентных течений с усреднением по нескольким независимым реализациям.

Авторы

Никитин Н.В., Краснопольский Б.И., Пивоваров Д.Е., Попеленская Н.В., Пиманов В.О.

Аннотация

Настоящий отчет посвящен разработке вычислительного алгоритма для высокоточного расчета турбулентных течений вязкой несжимаемой жидкости, основанного на усреднении ансамбля реализаций. «Традиционные» алгоритмы расчета турбулентных течений предполагают осреднение по времени для набора статистики одной реализации турбулентного течения. В работе обсуждается возможность проведения одновременного расчета ансамбля из нескольких статистически независимых реализаций одного и того же течения и общего ускорения расчета за счет повышения вычислительной эффективности используемых численных методов на современных многопроцессорных вычислительных системах. Для предложенного алгоритма формулируются простые теоретические оценки, демонстрирующие область его применимости и потенциал ускорения расчета. На примере задачи об обтекании турбулентным потоком массива кубов, расположенных на стенке плоского канала, проводится поэтапная верификация предложенных теоретических оценок и всего алгоритма в целом. Для данного примера демонстрируется 1.5-2-кратное общее ускорение расчета за счет применения предложенного расчетного алгоритма. Приводятся результаты сопоставления турбулентных характеристик течения, полученные при осреднении одного состояния течения по времени, и при усреднении ансамбля из нескольких реализаций. Данные результаты соответствуют друг другу, экспериментальным данным и результатам расчетов других авторов.

Год публикации

2017 г.

Объём

40 с.

Научный руководитель

Никитин Н.В.

Ключевые слова

турбулентность, прямое численное моделирование, уравнение Пуассона, разреженные матрицы, ускорение.