Article (Périodiques scientifiques)
Particle-based adaptive coupling of 3D and 2D fluid flow models
SUCHDE, Pratik
2024In Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 429, p. 117199
Peer reviewed vérifié par ORBi
 

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1-s2.0-S0045782524004559-main.pdf
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Mots-clés :
meshfree; cfd; free surface flow; shallow water; model adaptivity; discretization adaptivity
Résumé :
[en] This paper proposes the notion of model adaptivity for fluid flow modelling, where the under- lying model (the governing equations) is adaptively changed in space and time. Specifically, this work introduces a hybrid and adaptive coupling of a 3D bulk fluid flow model with a 2D thin film flow model. As a result, this work extends the applicability of existing thin film flow models to complex scenarios where, for example, bulk flow develops into thin films after striking a surface. At each location in space and time, the proposed framework automatically decides whether a 3D model or a 2D model must be applied. Using a meshless approach for both 3D and 2D models, at each particle, the decision to apply a 2D or 3D model is based on the user-prescribed resolution and a local principal component analysis. When a particle needs to be changed from a 3D model to 2D, or vice versa, the discretization is changed, and all relevant data mapping is done on-the-fly. Appropriate two-way coupling conditions and mass conservation considerations between the 3D and 2D models are also developed. Numerical results show that this model adaptive framework shows higher flexibility and compares well against finely resolved 3D simulations. In an actual application scenario, a 3 factor speed up is obtained, while maintaining the accuracy of the solution.
Disciplines :
Ingénierie mécanique
Ingénierie, informatique & technologie: Multidisciplinaire, généralités & autres
Ingénierie aérospatiale
Mathématiques
Auteur, co-auteur :
SUCHDE, Pratik  ;  University of Luxembourg
Co-auteurs externes :
no
Langue du document :
Anglais
Titre :
Particle-based adaptive coupling of 3D and 2D fluid flow models
Date de publication/diffusion :
septembre 2024
Titre du périodique :
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
ISSN :
0045-7825
eISSN :
1879-2138
Maison d'édition :
Elsevier BV
Volume/Tome :
429
Pagination :
117199
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Focus Area :
Computational Sciences
Projet européen :
H2020 - 892761 - SURFING - Flow on thin fluid sheets
Intitulé du projet de recherche :
U-AGR-6054 - IAS-AUDACITY ADONIS - BORDAS Stéphane
Organisme subsidiant :
Marie Skłodowska-Curie Actions
Union Européenne
Subventionnement (détails) :
Pratik Suchde would like to acknowledge partial support from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Skłodowska-Curie Actions grant agreement No. 892761 ‘‘SURFING’’. Pratik Suchde would also like to acknowledge funding from the Institute of Advanced Studies, University of Luxembourg, under the AUDACITY programme grant ‘‘ADONIS’’.
Disponible sur ORBilu :
depuis le 09 juillet 2024

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