1. Coarse large-eddy simulations in a transitional wake flow with flow models under location uncertainty
- Author
-
Pranav Chandramouli, Sylvain Laizet, Dominique Heitz, Etienne Mémin, Fluid Flow Analysis, Description and Control from Image Sequences ( FLUMINANCE ), Institut de Recherche Mathématique de Rennes ( IRMAR ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -AGROCAMPUS OUEST-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Rennes 2 ( UR2 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture ( IRSTEA ) -Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ), Optimisation des procédés en Agriculture, Agroalimentaire et Environnement ( UR OPAALE ), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture ( IRSTEA ), Imperial College London, Fluid Flow Analysis, Description and Control from Image Sequences (FLUMINANCE), Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Optimisation des procédés en Agriculture, Agroalimentaire et Environnement (UR OPAALE), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-AGROCAMPUS OUEST, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), and ANR-11-LABX-0020,LEBESGUE,Centre de Mathématiques Henri Lebesgue : fondements, interactions, applications et Formation(2011)
- Subjects
[PHYS.PHYS.PHYS-FLU-DYN]Physics [physics]/Physics [physics]/Fluid Dynamics [physics.flu-dyn] ,General Computer Science ,Direct numerical simulation ,Computational fluid dynamics ,Wake ,0915 Interdisciplinary Engineering ,01 natural sciences ,010305 fluids & plasmas ,WAKES ,Physics::Fluid Dynamics ,symbols.namesake ,0102 Applied Mathematics ,COARSER RESOLUTION ,0103 physical sciences ,SUBGRID SCALE MODELS ,LARGE EDDY SIMULATION ,Statistical physics ,MODERATE REYNOLDS NUMBERS ,0101 mathematics ,MODEL PERFORMANCE ,STATISTICAL COMPARISONS ,Mathematics ,Curl (mathematics) ,LARGE-EDDY SIMULATION ,business.industry ,Applied Mathematics ,CYLINDER WAKE FLOW ,STREAMWISE VORTICES ,General Engineering ,Reynolds number ,LOCATION UNCERTAINTY ,Vortex ,010101 applied mathematics ,COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS ,symbols ,CYLINDER WAKE ,CYLINDERS (SHAPES) ,[ PHYS.PHYS.PHYS-FLU-DYN ] Physics [physics]/Physics [physics]/Fluid Dynamics [physics.flu-dyn] ,business ,REYNOLDS NUMBER ,Numerical stability ,Large eddy simulation ,0913 Mechanical Engineering - Abstract
[Departement_IRSTEA]Ecotechnologies [TR1_IRSTEA]SPEE [ADD1_IRSTEA]Sûreté alimentaire; International audience; The focus of this paper is to perform coarse-grid large eddy simulation (LES) using recently developed sub-grid scale (SGS) models of cylinder wake flow at Reynolds number (Re) of 3900. As we approach coarser resolutions, a drop in accuracy is noted for all LES models but more importantly, the numerical stability of classical models is called into question. The objective is to identify a statistically accurate, stable sub-grid scale (SGS) model for this transitional flow at a coarse resolution. The proposed new models under location uncertainty (MULU) are applied in a deterministic coarse LES context and the statistical results are compared with variants of the Smagorinsky model and various reference data-sets (both experimental and Direct Numerical Simulation (DNS)). MULU are shown to better estimate statistics for coarse resolution (at 0.46% the cost of a DNS) while being numerically stable. The performance of the MULU is studied through statistical comparisons , energy spectra, and sub-grid scale (SGS) contributions. The physics behind the MULU are characterised and explored using divergence and curl functions. The additional terms present (velocity bias) in the MULU are shown to improve model performance. The spanwise periodicity observed at low Reynolds is achieved at this moderate Reynolds number through the curl function, in coherence with the birth of streamwise vortices.
- Published
- 2018
- Full Text
- View/download PDF