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- Original title:
- Compact Fourth-order scheme for Numerical Simulations of Navier-Stokes Equations
- Translated title:
- Kompaktes Finite-Volumen-Verfahren vierter Ordnung zur Lösung der Navier-Stokes Gleichung
- Author:
- Hokpunna, Arpiruk
- Year:
- 2009
- Document type:
- Dissertation
- Faculty/School:
- Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen
- Advisor:
- Manhart, Michael (Prof. Dr. habil.)
- Referee:
- Wohlmuth, Barbara (Prof. Dr.)
- Language:
- en
- Subject group:
- BAU Bauingenieurwesen, Vermessungswesen; MAS Maschinenbau
- Abstract:
- In this dissertation, a compact fourth-order scheme for the solution of the Navier-Stokes equations on staggered grids is developed. The fourth order is ensured by a correction of the non-linear terms and a novel interpolation of the mass fluxes onto the momentum cells. The scheme is parallelised by a new interface splitting algorithm. An approximative projection method allows for an efficient solution of the pressure Poisson equation without loosing accuracy. The accuracy and the efficiency of the parallel compact fourth-order scheme is evaluated in laminar test cases and a direct numerical simulation of turbulent channel flow up to Reτ=950. The proposed scheme is highly scalable and can deliver accurate predictions of the first- and second-order statistics using the grid spacing twice coarser than the usual recommended values.
- Translated abstract:
- In dieser Dissertation wird ein kompaktes Finite-Volumen-Verfahren vierter Ordnung zur Lösung der Navier-Stokes Gleichung auf versetzten Gittern vorgestellt. Die vierte Ordnung wird durch eine Korrektur der nichtlinearen Terme und eine neuartige divergenzfreie Interpolation der Massenflüssen auf die Impulszellen erzielt. Für die Parallelisierung wird ein neuartiger 'Interface-Splitting'-Algorithmus vorgestellt. Durch eine approximative Projektionsmethode wird die Lösung der Poissongleichung erheblich beschleunigt ohne an Genauigkeitsordnung zu verlieren. Die Genauigkeit und Effizienz des parallelisierten, kompakten Schemas vierter Ordnung wird an Hand laminarer Testfälle und direkter numerischer Simulation turbulenter Kanalströmung mit Reynoldszahlen bis zu Reτ=950 untersucht. Das benutzte System ist skalierbar und wesentlich genauer als vergleichbare Löser.
- WWW:
- https://mediatum.ub.tum.de/?id=813362
- Date of submission:
- 23.09.2009
- Oral examination:
- 21.12.2009
- Pages:
- 144
- Urn (citeable URL):
- https://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:91-diss-20091221-813362-1-6
- Last change:
- 03.08.2010
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