Some effects of domain size and boundary conditions on the accuracy of airfoil simulations
Notice bibliographique
Résumé
Abstract This paper investigates a specific case of one of the most popular fluid dynamic simulations, the incompressible flow around an airfoil (NACA 0012 here) at a high Reynolds number ( $$6 \times 10^6$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>6</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mn>6</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> ). OpenFOAM software was used to study the effect of domain size and four common choices of boundary conditions on airfoil lift, drag, surface friction, and pressure. We also examine the relation between boundary conditions and the velocity, pressure, and vorticity distributions throughout the domain. In addition to the common boundary conditions, we implement the “point vortex” boundary condition that was introduced many years ago but is now rarely used. We also applied the point vortex condition for the outlet pressure instead of using the traditional Neumann condition. With the airfoil generating significant lift at incidence angles of $$5^\circ , 10^\circ$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mn>5</mml:mn> <mml:mo>∘</mml:mo> </mml:msup> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mo>∘</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> , and $$14^\circ$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mn>14</mml:mn> <mml:mo>∘</mml:mo> </mml:msup> </mml:math> , we confirm a previous finding that the boundary conditions combine with domain size to produce an induced (pressure) drag. The change in the pressure drag with domain size is significant for the commonly-used boundary conditions but is much smaller for the point vortex alternative. The point vortex boundary condition increases the execution time, but this is more than offset by the reduction in domain size needed to achieve a specified accuracy in the lift and drag. This study also estimates the error in total drag and lift due to domain size and shows it can be almost eliminated using the point vortex boundary condition. We also used the impulse form of the momentum equations to study the relation between drag and lift and spurious vorticity, which is generated as a result of using non-exact boundary conditions. These equations reveal that the spurious vorticity throughout the domain is associated with cancelling circulation around the domain boundaries.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».