Collaborative research: simulation and analysis of turbulent jet noise using arbitrary-order Hermite methods
合作研究:使用任意阶 Hermite 方法模拟和分析湍流射流噪声
基本信息
- 批准号:0905045
- 负责人:
- 金额:$ 98.7万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2009
- 资助国家:美国
- 起止时间:2009-09-01 至 2014-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Hagstrom and Colonius This award is funded under the American Recovery andReinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5). The investigators, with their students and postdocs, pursue an interdisciplinary project with three primary aims. The first aim is the development, optimization, and dissemination of novel computational methods based on arbitrary-order Hermite approximations that efficiently utilize petascale facilities to solve complex, multiple-scale, time-dependent systems of partial differential equations. Secondly, Hermite methods are applied to the direct simulation of turbulent jet noise at Reynolds numbers more than an order of magnitude beyond those currently available, paving the way for future simulations under flow conditions relevant to engineering design. The final goal is the development and application of post-processing techniques to use the simulation data to discover the basic physical mechanisms responsible for the jet noise, improve the inputs to engineering models, and inform strategies for noise reduction. The unique properties of Hermite methods make them ideal for high-resolution simulations on high-performance computing platforms. This is the first instance where they are fully exercised to attack a difficult problem. The methods themselves can be profitably used in any application requiring high accuracy, and a library of optimized building blocks along with templates for their application is created and made freely available to the scientific community. To understand jet noise is an immense scientific challenge. The radiated sound, which carries only a minuscule fraction of the flow energy, results from both small-scale turbulence and the complex dynamics of larger-scale coherent structures. The efficient utilization of the next generation of high-performance computing systems is hindered by the heterogeneous nature of the hardware. This project is focused on new methods that are both flexible enough for complex architectures, and powerful enough to deliver high-resolution approximations. Jet noise is an environmental problem subject to increasingly severe regulation throughout the world. To meet the ambitious noise reduction goals under discussion, a greatly enhanced understanding of the basic physics is needed. The simulations and follow-up analysis to be completed by the investigators bring us much closer to the goal of discovering the subtle physical mechanisms responsible for the acoustic radiation and to the rational design of methods to suppress it.
哈格斯特罗姆和科洛尼厄斯 该奖项是根据2009年美国复苏和再投资法案(公法111-5)资助的。 研究人员,与他们的学生和博士后,追求一个跨学科的项目,有三个主要目标。 第一个目标是开发,优化和传播新的计算方法的基础上,有效地利用千万亿次设施,以解决复杂的,多尺度的,时间依赖的偏微分方程系统的任意阶厄米近似。 其次,Hermite方法被应用到直接模拟的湍流射流噪声在雷诺数超过一个数量级超出目前可用的,为未来的模拟相关的工程设计的流动条件下。 最终目标是开发和应用后处理技术,使用模拟数据来发现导致喷气噪声的基本物理机制,改善工程模型的输入,并为降噪策略提供信息。 Hermite方法的独特属性使其成为高性能计算平台上高分辨率模拟的理想选择。 这是他们第一次充分练习来解决一个难题。 这些方法本身可以有利地用于任何需要高精度的应用中,并且创建了一个优化的构建块库沿着及其应用模板,并免费提供给科学界。 了解喷气噪声是一个巨大的科学挑战。 辐射的声音,它只携带一小部分的流动能量,结果从小尺度湍流和大尺度相干结构的复杂动力学。 下一代高性能计算系统的高效利用受到硬件异构性的阻碍。 该项目的重点是新的方法,既足够灵活的复杂架构,并足够强大,以提供高分辨率的近似。 喷气噪声是一个环境问题,在全世界受到越来越严格的管制。 为了实现正在讨论的雄心勃勃的降噪目标,需要大大提高对基本物理学的理解。 研究人员将完成的模拟和后续分析使我们更接近发现负责声辐射的微妙物理机制和合理设计抑制方法的目标。
项目成果
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