روش پیش‌شرط توانی در تسریع نرخ همگرایی جریان‌های تراکم‌ناپذیر پایا و ناپایای آشفته

در تحقیق حاضر، برای نخستین بار از روش پیش شرط سازی توانی محلی، جهت شبیه سازی جریان‌های تراکم ناپذیر آشفته پایا و ناپایا در اطراف ایرفویل‌ها در اعداد رینولدز بالا استفاده شده است. در این روش، معادلات حاکم با تغییر در جملات مشتق زمانی اصلاح می‌گردند. معادلات حاکم به‌کمک روش عددی حجم محدود جیمسون گسسته سازی می‌شوند. همچنین برای حل جریان ناپایا از الگوریتم ضمنی دوزمانه و برای شبیه سازی عددی جریان آشفته از مدل جبری بالدوین و لومکس استفاده شده است. محاسبات برای جریان پایا و ناپایای آشفته عبوری از ایرفویل‌های naca0012 و onera-a در اعداد رینولدز و زوایای حمله مختلف ارائه شده است. نتایج ارائه شده در این مطالعه شامل منحنی‌های سرعت، فشار و لزجت گردابه‌ای، توزیع ضریب فشار، ضرایب برآ و پسا و تاثیر روش پیش شرط توانی بر نرخ همگرایی می‌باشد. حل عددی ارائه شده و استفاده از روش پیش شرط توانی در هر دو جریان آشفته پایا و ناپایا در اعداد رینولدز بالا از دقت قابل قبولی برخوردار می‌باشد. همچنین استفاده از این روش سرعت همگرایی را تا حد زیادی افزایش داده به طوری که تعداد تکرار گام حل عددی و به تبع آن زمان واحد پردازش مرکزی در هر دو جریان پایا و ناپایا را به شکل قابل توجهی کاهش می‌دهد.

A Powerlaw Preconditioning Approach for Accelerating the Convergence Rate of Steady and Unsteady Incompressible Turbulent Flows

In the present study, for the first time, the locally powerlaw preconditioning method for analyzing steady and unsteady incompressible turbulent flows around airfoils in high Reynolds numbers is utilized. In this method, the governing equations are modified by altering the time derivatives terms. The governing equations are discretized by the numerical method derived from the cellcentered Jameson’s finite volume algorithm. In addition, for solving the unsteady flows, an implicit dualtime procedure and for simulating the turbulent flows, Baldwin and Lomax algebraic model have been employed. The computations are presented for steady and unsteady turbulent flows around NACA0012 and ONERAA airfoils at various angles of attack and Reynolds number. Results presented in the paper focus on the velocity, pressure and eddy viscosity profiles, distribution of pressure coefficient, lift and drag coefficients and the effect of the powerlaw preconditioning method on the convergence rate. The numerical solution indicates an acceptable accuracy with the aid of the powerlaw preconditioning method in both steady and unsteady turbulent flows for high Reynolds numbers. Moreover, using the powerlaw preconditioning method improves the convergence speed significantly and reduces the iteration number of solution steps and central processing unit time simultaneously in both steady and unsteady flows.