Modele dns

Une simulation numérique directe (DNS) [1] est une simulation de la dynamique des fluides computationnelles dans laquelle les équations Navier – Stokes sont numériquement résolues sans aucun modèle de turbulence. Cela signifie que toute la gamme des échelles spatiales et temporelles de la turbulence doit être résolue. Toutes les échelles spatiales de la turbulence doivent être résolues dans le maillage computationnel, à partir des plus petites échelles dissipatives (microbalances Kolmogorov), jusqu`à l`échelle intégrale L {displaystyle L}, associée aux mouvements contenant la majeure partie de l`énergie cinétique. L`échelle de Kolmogorov, η {displaystyle eta}, est par conséquent, le coût de calcul du DNS est très élevé, même à de faibles nombres de Reynolds. Pour les nombres de Reynolds rencontrés dans la plupart des applications industrielles, les ressources de calcul requises par un DNS dépassent la capacité des ordinateurs les plus puissants actuellement disponibles. Cependant, la simulation numérique directe est un outil utile dans la recherche fondamentale en turbulence. En utilisant le DNS, il est possible d`effectuer des «expériences numériques», et d`en extraire des informations difficiles ou impossibles à obtenir en laboratoire, permettant une meilleure compréhension de la physique des turbulences. En outre, les simulations numériques directes sont utiles dans le développement de modèles de turbulence pour des applications pratiques, telles que les modèles d`échelle de sous-grille pour la grande simulation de Foucault (ERP) et les modèles pour les méthodes qui résolvent les équations de Navier – Stokes moyennées par Reynolds ( RANS). Cela se fait au moyen de tests “a priori”, dans lesquels les données d`entrée pour le modèle proviennent d`une simulation DNS, ou par des tests “a posteriori”, dans lesquels les résultats produits par le modèle sont comparés à ceux obtenus par DNS. Cette colonne et les colonnes suivantes discuteront des méthodes de calcul du débit turbulent.

Il y a principalement trois méthodes de calcul de flux turbulent: DNS (direct numérique simulation), RANS (Reynolds-moyenne Navier-Stokes) modèle, et LES (grande-Eddy simulation). Discutons d`abord du DNS. Le DNS est souvent appelé la méthode de calcul sans modélisation car il «résout directement» les équations de Navier-Stokes, les équations du mouvement de fluide. Strictement parlant, cependant, il a une modélisation parce que les équations du mouvement eux-mêmes ont un modèle, “la force visqueuse est proportionnelle à la différence de vitesse”, en eux comme nous l`avons appris dans le chapitre 6. Même ainsi, il n`y a pas de modélisation sur la turbulence, qui est “résolu directement”. Cela nécessite un calcul avec maillage qui capture des Eddies de taille minimale (échelle de Kolmogorov), ce qui rend le DNS un calcul étendu en général. En outre, étant donné que les flux turbulents sont essentiellement des phénomènes transitoires, les calculs sont des analyses transitoires, qui prennent du temps. Il est donc difficile d`utiliser le DNS comme un outil d`analyse pratique, tandis que le DNS est largement utilisé dans les recherches qui examinent les caractéristiques des flux turbulents. C`est à dire qu`il est coûteux de mesurer les tourbillons dans les expériences, et les conditions qui peuvent être testées sont limitées, alors que les simulations numériques ont le mérite de permettre des calculs avec un degré de liberté plus élevé en termes de conditions et de permettre à tous les les informations disponibles telles que la vitesse et la pression dans le domaine de calcul pour être disponibles. Les chercheurs profitent de ces mérites pour examiner les caractéristiques des Eddies. Un des résultats de recherche avec le DNS est qu`un tube Vortex d`un flux turbulent montre une distribution de vitesse similaire au vortex de burgers (figure 7,1), une solution analytique pour les équations de Navier-Stokes.

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