Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Computation of aeroacoustic sources for a Gulfstream G550 nose landing gear model using adaptive FEM
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), High Performance Computing and Visualization (HPCViz). KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Centra, Linné Flow Center, FLOW.
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), High Performance Computing and Visualization (HPCViz).ORCID-id: 0000-0002-5020-1631
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), High Performance Computing and Visualization (HPCViz).ORCID-id: 0000-0003-4256-0463
2016 (Engelska)Ingår i: Computers & Fluids, ISSN 0045-7930, E-ISSN 1879-0747, Vol. 124, s. 136-146Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Resurstyp
Text
Abstract [en]

This work presents a direct comparison of unsteady, turbulent flow simulations with measurements performed using a Gulfstream G550 nose landing gear model. The experimental campaign, which was carried out by researchers from the NASA Langley Research Center, provided a series of detailed, well documented wind-tunnel measurements for comparison and validation of computational fluid dynamics (CFD) and computational aeroacoustics (CAA) methodologies. Several computational efforts were collected and presented at the Benchmark for Airframe Noise Computation workshops, BANC-I and II. For our simulations, we used a General Galerkin finite element method (G2), where no explicit subgrid model is used, and where the computational mesh is adaptively refined with respect to a posteriori estimates of the error in a quantity of interest, here the source term in Lighthill's equation. The mesh is fully unstructured and the solution is time-resolved, which are key ingredients for solving problems of industrial relevance in the field of aeroacoustics. Moreover, we choose to model the boundary layers on the landing gear geometry with a free-slip condition for the velocity, which we previously observed to produce good results for external flows at high Reynolds numbers, and which considerably reduces the amount of cells required in the mesh. The comparisons presented here are an attempt to quantify the accuracy of our models, methods and assumptions; to that end, several results containing both time-averaged and unsteady flow quantities, always side by side with corresponding experimental values, are reported. The main finding is that we are able to simulate a complex, unsteady flow problem using a parameter-free methodology developed for high Reynolds numbers, external aerodynamics and aeroacoustics applications.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Elsevier, 2016. Vol. 124, s. 136-146
Nyckelord [en]
Landing gear noise, Computational fluid dynamics, Computational aeroacoustics, Adaptive finite element methods, Turbulence, CAA, CFD, FEM
Nationell ämneskategori
Datavetenskap (datalogi)
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-180964DOI: 10.1016/j.compfluid.2015.10.017ISI: 000367282700011Scopus ID: 2-s2.0-84946867009OAI: oai:DiVA.org:kth-180964DiVA, id: diva2:898631
Anmärkning

Updated from Manuscript to Article.

QC 20160128

Tillgänglig från: 2016-01-28 Skapad: 2016-01-26 Senast uppdaterad: 2018-01-10Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. High Performance Adaptive Finite Element Methods: With Applications in Aerodynamics
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>High Performance Adaptive Finite Element Methods: With Applications in Aerodynamics
2013 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The massive computational cost for resolving all scales in a turbulent flow makes a direct numerical simulation of the underlying Navier-Stokes equations impossible in most engineering applications. Recent advances in adaptive finite element methods offer a new powerful tool in Computational Fluid Dynamics (CFD). The computational cost for simulating turbulent flow can be minimized by adaptively resolution of the mesh, based on a posteriori error estimation. Such adaptive methods have previously been implemented for efficient serial computations, but the extension to an efficient parallel solver is a challenging task. This work concerns the development of an adaptive finite element method that enables efficient computation of time resolved approximations of turbulent flow for complex geometries with a posteriori error control. We present efficient data structures and data decomposition methods for distributed unstructured tetrahedral meshes. Our work also concerns an efficient parallelization of local mesh refinement methods such as recursive longest edge bisection, and the development of an a priori predictive dynamic load balancing method, based on a weighted dual graph. We also address the challenges of emerging supercomputer architectures with the development of new hybrid parallel programming models, combining traditional message passing with lightweight one-sided communication. Our implementation has proven to be both general and efficient, scaling up to more than twelve thousands cores.

Abstract [sv]

Den höga beräkningskostnaden för att lösa upp alla turbulenta skalor för ett realistiskt problem gör en direkt numerisk simulering av Navier-Stokes ekvationer omöjlig. De senaste framstegen inom adaptiva finita element metoder ger ett nytt kraftfullt verktyg inom Computational Fluid Dynamics (CFD). Beräkningskostnaden för en simulering av turbulent flöde kan minimeras genom att beräkningsnätet adaptivt förfinas baserat på en a posteriori feluppskattning. Dessa adaptiva metoder har tidigare implementerats för seriella beräkningar, medan en effektiv parallellisering av metoden inte är trivial. I denna avhandling presenterar vi vår utveckling av en adaptiv finita element lösare, anpassad för att effektivt beräkna tidsupplösta approximationer i komplicerade geometrier med a posteriori felkontroll. Effektiva datastrukturer och metoder för ostrukturerade beräkningsnät av tetrahedrar presenteras. Avhandlingen behandlar även effektiv parallellisering av lokala nätförfiningsmetoder, exempelvis recursive longest edge bisection. Även lastbalanseringsproblematiken behandlas, där problemet lösts genom utvecklandet av en prediktiv dynamisk lastbalanseringsmetod, baserad på en viktad dualgraf av beräkningsnätet. Slutligen avhandlas även problematiken med att effektivt utnyttja nytillkomna superdatorarkitekturer, genom utvecklandet av en hybrid parallelliserings modell som kombinerar traditionell meddelande baserad parallellisering med envägskommunikation. Detta har resulterat i en generell samt effektiv implementation med god skalning upp till fler än tolv tusen processorkärnor.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2013. s. xii, 50
Serie
TRITA-CSC-A, ISSN 1653-5723 ; 2013:07
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-125742 (URN)978-91-7501-814-0 (ISBN)
Disputation
2013-09-11, F3, Lindstedtsvägen 26, KTH, Stockholm, 10:15 (Engelska)
Opponent
Handledare
Anmärkning

QC 20130816

Tillgänglig från: 2013-08-16 Skapad: 2013-08-13 Senast uppdaterad: 2016-02-02Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Personposter BETA

Jansson, NiclasHoffman, Johan

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Vilela de Abreu, RodrigoJansson, NiclasHoffman, Johan
Av organisationen
High Performance Computing and Visualization (HPCViz)Linné Flow Center, FLOW
I samma tidskrift
Computers & Fluids
Datavetenskap (datalogi)

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 311 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf