مدل رتبهکاسته داده محور و مبتنی بر فیزیک برای معادله نفوذ-جابجایی با بهرهگیری از روش تجزیه مود دینامیکی | ||
| محاسبات نرم | ||
| دوره 13، شماره 2 - شماره پیاپی 26، اسفند 1403، صفحه 216-232 اصل مقاله (829.63 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22052/scj.2024.253634.1190 | ||
| نویسندگان | ||
| محمدکاظم مؤیدی* 1، 2؛ زهره خاکزاری2 | ||
| 1مرکز مطالعات هوافضا، دانشگاه قم، قم، ایران. | ||
| 2آزمایشگاه پژوهشی اتمسفر زمین و علوم فضایی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قم، قم، ایران. | ||
| چکیده | ||
| در تحلیلهای عددی مسائل مکانیک سیالات، به ویژه در شبیهسازی مستقیم، کاهش هزینههای محاسباتی همواره از اهمیت بالایی برخوردار بوده است. استفاده از مدلهای رتبهکاسته، که با کاستن از قیود مدل به سرعت آن افزوده خواهد شد، جایگزین مناسبی برای مدلهای اصلی به ویژه در مسائل پیچیده میباشد. در این پژوهش با استفاده از روش تجزیه مود دینامیکی و با بهرهگیری از مفاهیم پایهای سیستمهای دینامیکی، معادله حاکم به فرم یک مدل رتبهکاسته تبدیل شده است. نتایج نشان میدهند در صورت افزایش عدد رینولدز و کاهش اثرات ناشی از ترم لزج موجود در معادله حاکم، استهلاک لازم در سیستم دینامیکی برای پایدارسازی حل عددی کاهش مییابد. همچنین به دلیل کامل نبودن فضای مودال مفروض و حذف اثر مودها، این ناپایداری بیشتر نمایان خواهد شد. بنابراین با استفاده از یک ترم اتلاف مصنوعی مبتنی بر لزجت گردابهای سعی شده ناپایداری سیستم افزایش پیدا کند. مدل رتبهکاسته اصلاح شده با دسته نمایهای حاصل از یک مقدار عدد رینولدز مشخص ایجاد و برای مدلسازی مساله مورد نظر به ازای اعداد رینولدز مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. مقایسه نتایج حاصل از مدل رتبهکاسته با شبیهسازیهای حاصل از حل دقیق، توانایی و دقت بالای مدل رتبهکاسته، برای پیشبینی دینامیک میدان را نشان میدهد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| روش تجزیه مود دینامیکی؛ مدل رتبه کاسته؛ الگوی لزجت گردابهای؛ عدد رینولدز؛ مدل جایگزین | ||
| مراجع | ||
|
[1] Y. Bang, H.S. Abdel-Khalik, and J.M. Hite, “Hybrid reduced order modeling applied to nonlinear models,” Int. J. Numer. Meth. Eng., vol. 91, no. 9, pp. 929-949, 2012, doi: 10.1002/nme.4298. [2] S. Afzali, M.K. Moayyedi, and F. Fotouhi, “Development of an equation-free reduced-order model based on different feature extraction patterns on the two-dimensional steady-state heat transfer dataset,” Soft Comput. J., vol. 10, no. 1, pp. 16-31, 2021, doi: 10.22052/scj.2021.242830.0 [In Persian]. [3] Y.C. Liang, H.P. Lee, S.P. Lim, W.Z. Lin, K.H. Lee, and C.G. Wu, “Proper orthogonal decomposition and its applications-Part I: Theory,” J. Sound Vib., vol. 252, pp. 527-544, 2002, doi: 10.1006/jsvi.2001.4041. [4] J.E. Higham, M. Shahnam, and A. Vaidheeswaran, “Using a proper orthogonal decomposition to elucidate features in granular flows,” Granul. Matter, vol. 22, pp. 1-13, 2020, doi: 10.1007/s10035-020-01037-7. [5] M.K. Moayyedi and F. Sabaghzadeghan, “Development of parametric and time dependent reduced order model for diffusion and convection-diffusion problems based on proper orthogonal decomposition,” Amirkabir J. Mech. Eng., vol. 53, no. 7, pp. 4241-4241, 2021, doi: 10.22060/mej.2020.16939.6483 [In Persian]. [6] W.S. Edwards, S. Laurette, S. Tuckerman, R.A. Friesner, and D.C. Sorensen, “Krylov methods for the incompressible Navier-Stokes equations,” J. Comput. Phys., vol. 110, no. 1, pp. 82-102, 1994. [7] R.B. Lehoucq and J.A. Scott, “Implicitly restarted Arnoldi methods and subspace iteration,” SIAM J. Matrix Anal. Appl., vol. 23, no. 2, pp. 551-562, 1997. [8] P.J. Schmid, “Dynamic mode decomposition of numerical and experimental data,” J. Fluid Mech., vol. 656, pp. 5-28, 2010, doi: 10.1017/s0022112010001217. [9] P.J. Schmid, “Dynamic Mode Decomposition and Its Variants,” Annu. Rev. Fluid Mech., vol. 54, pp. 225-254, 2022, doi: 10.1146/annurev-fluid-030121-015835. [10] S.E. Ahmed, P.H. Dabaghian, O. San, D.A. Bistrian, and I.M. Novan, “Dynamic mode decomposition with core sketch,” Phys. Fluids, vol. 34, no. 6, p. 066603, 2022, doi: 10.1063/5.0095163. [11] T. Krake, D. Klotzl, D. Eberhardt, and D. Weiskopf, “Constrained Dynamic Mode Decomposition,” IEEE Trans. Vis. Comput. Graph., vol. 29, no. 1, pp. 182-192, 2022, doi: 10.1109/TVCG.2022.3209437. [12] P.J. Baddoo, B. Hermann, B.J. Mckeon, J.N. Kutz, and S.L. Brunton, “Physics-informed dynamic mode decomposition,” Proc. Royal Soc. A, vol. 479, no. 2271, 2023, doi: 10.1098/rspa.2022.0576. [13] C. Hu et al., “Numerical investigation of centrifugal compressor stall with compressed dynamic mode decomposition,” Aerosp. Sci. Technol., vol. 106, p. 106153, 2020, doi: 10.1016/j.ast.2020.106153. [14] C. Sun, T. Tian, X. Zu, O. Hua, and Z. Du, “Investigation of the near wake of a horizontal-axis wind turbine model by dynamic mode decomposition,” Energy, vol. 227, p. 120418, 2021, doi: 10.1016/j.energy.2021.120418. [15] M.K. Moayyedi, F. Bigdeloo, and F. Sabaghzadeghan, “Stabilization of Reduced Order Model for Convection-Diffusion Problems Based on Dynamic Mode Decomposition at High Reynolds Numbers Using Eddy Viscosity Approach,” Amirkabir J. Mech. Eng., vol. 54, no. 11, pp. 2479-2498, 2023, doi: 10.22060/MEJ.2022.20801.732 [In Persian]. [16] M.K. Moayyedi, Z. Khakzari, and F. Sabaghzadeghan, “Study of the Effect of Eddy Viscosity Closure in Calibration of the DMD Based Reduced-order Model to Predict the Long-Term Behavior of Convection-Diffusion Equations,” Fluid Mech. Aerodyn., vol. 11, no. 1, pp. 83-96, 2022, dor: 20.1001.1.23223278.1401.11.1.6.8 [In Persian]. [17] F. Sabaghzadeghan, “Development of the Reduced Order Model for Convection-Diffusion and Diffusion Problems Based on Proper Orthogonal Decomposition and Dynamic Mode Decomposition,” M.S. thesis, Dept. Mech. Eng., Univ. Qom, Qom, Iran, 2019 [In Persian]. [18] Z.F. Tian and P.X. Yu, “A high-order exponential scheme for solving 1D unsteady convection–diffusion equations,” J. Comput. Appl. Math., vol. 235, pp. 2477-2491, 2011, doi: 10.1016/j.cam.2010.11.001. [19] C.W. Rowley, I. Mezic, S. Bagheri, P. Schlatter, and D.S. Henningson, “Spectral analysis of nonlinear flows,” J. Fluid Mech., vol. 641, pp. 115-127, 2009, doi: 10.1017/s0022112009992059. [20] F. Sabaghzadeghan and M.K. Moayyedi, “Reduced Order Model of Conduction Heat Transfer in a Solid Plate Based on Dynamic Mode Decomposition,” Sharif J. Mech. Eng., vol. 37, no. 2, pp. 3-12, 2021, doi: 10.24200/j40.2021.55926.1555 [In Persian]. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 492 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 442 |
||
