Evaluating large eddy simulation results based on error analysis
Evaluating large eddy simulation results based on error analysis
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基于误差分析评估大涡模拟结果
DOI：
10.1007/s00162-018-0474-0
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发表时间：
2018
影响因子：
3.4
通讯作者：
Sadiki A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ries F;Nishad K;Dressler L;Janicka J;Sadiki A
在大涡模拟(LES)中，预报精度的量化是非常具有挑战性的，因为与这种方法相关的各种交互误差。在使用隐式滤波处理大涡模拟误差时，数值误差和模型误差引起了许多研究人员的兴趣。很少注意大涡模拟结果与参考数据之间的其他差异来源，即采样误差、初始条件的影响、不适当的边界条件或参考数据产生的不确定性。本文提出了一个包含所有这些问题的度量框架，以研究大涡模拟的次网格尺度(SGS)模型，并量化它们的预测精度和计算成本。将该方法应用于中等雷诺数的简单壁面湍流流动。6种常用的SGS模型的计算结果表明，壁面自适应模型(Wale和Sigma)和局部化动力学模型更真实地再现了流场的物理特性，具有更好的预测精度，而计算成本与使用van最干壁面阻尼器的模型相近。特别是在粘性壁区()，壁面自适应和局部化的动力学模型更加准确，反映了这类模型的近壁行为。在分析各种误差来源的基础上，对大涡模拟中的不确定度进行了估计和系统评估，并量化了它们对仿真结果的影响。最后，对以预定精度获得统计量的基本估计所需平均时间的工程估计提出了建议。
The quantification of the prediction accuracy in large eddy simulations (LES) is very challenging due to various interacting errors associated with this approach. When dealing with errors in LES using implicit filtering, numerical and modeling errors have drawn the interest of many researchers. Little attention has been paid to other sources of discrepancies between LES results and reference data, namely sampling errors, influence of the initial conditions, improper boundary conditions or uncertainties issuing from reference data. A framework of metrics that includes all these issues is addressed in the present paper to study subgrid-scale (SGS) models for LES and to quantify their prediction accuracy and computational costs. The method is applied to a simple wall-bounded turbulent flow at moderate Reynolds number. It turns out from the results obtained with six commonly used SGS models that wall-adapting models (WALE and SIGMA) and localized dynamic models reproduce the physics of the flow field more faithfully, reveal a superior prediction accuracy and have a similar computational cost than models using van Driest wall damping. Especially at the viscous wall region (), wall-adapting and localized dynamic models are more accurate, reflecting the proper near wall behavior of such models. Relying on the analysis of sources of various errors, uncertainties in LES are estimated and systematically assessed, and their influence on simulation results is quantified. Finally, engineering estimations of the required averaging time to obtain basic estimates of statistical quantities with a predetermined degree of accuracy are suggested.
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DOI：
10.1007/978-1-4020-8578-9_11
发表时间：
2008
期刊：
Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography
影响因子：
--
作者：
M. Klein;J. Meyers;B. Geurts
通讯作者：
B. Geurts
影响因子：
2.4
作者：
El Khoury, George K.;Schlatter, Philipp;Johansson, Arne V.
通讯作者：
Johansson, Arne V.
DOI：
--
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
--
作者：
J. Meyers;B. Geurts;P. Sagaut
通讯作者：
P. Sagaut
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DOI：
--
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
--
作者：
J. Meyers;P. Sagaut
通讯作者：
P. Sagaut
影响因子：
2.5
作者：
J. Meyers
通讯作者：
J. Meyers