A slope limiting algorithm for second-order Monotone Upstream-centered Schemes for Conservation Laws (MUSCL) is introduced in order to reduce the dissipation of vortices in flow simulations. The algorithm is based on the reconstruction of velocity components along the principle axes of the vortex and the augmentation of the central gradients' weight for the interpolation of velocity components on the swirl plane of the vortex. The performance of the scheme in different vortical flow problems is investigated. The proposed limiting algorithm has been able to considerably reduce the dissipation of vortices provided that the spatial and temporal discretization of the problem have been fine enough to resolve the length and time scales of the corresponding vortical motion. In particular, the scheme has significantly outperformed the conventional van Albada limiter to resolve the the second peak in the lift coefficient spectra in the case of a NACA0021 airfoil at post a stall condition. The eddy preserving scheme results in, on average, a two fold faster convergence rate as compared to the baseline DES scheme. / On propose une nouvelle stratégie pour limiter les pentes des schémas du second ordre type MUSCL afin de réduire la dissipation des tourbillons pour des cas tests comportant des couches limites. L'algorithme est basé sur la reconstruction des composantes du vecteur vitesse le long des axes principaux du tourbillon et l'accroissement du gradient central des composantes de la vitesse sur le plan du tourbillon. Le schéma a bien performé dans différents problèmes d'écoulement tourbillonnaire. L'algorithme proposé a pu réduire considérablement la dissipation des tourbillons lorsque les discrétisations spaciale et temporelle sont suffisament fines pour résoudre les échelles de temps et d'espace du mouvement tourbillonnaire. En particulier le schéma est nettement moins precis en utilisant le limiteur de pentes Van Albada pour résoudre le deuxième pic du spectre du coefficient de la portance dans le cas de la simulation d'écoulement autour du profil NACA0021 avec décrochage. Les résultats du schéma préservant les tourbillons sont en moyenne deux fois plus rapides par rapport au schéma de référence DES.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.103576 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Mohamed, Kaveh |
| Contributors | Marius Paraschivoiu (Supervisor2), Sivakumaran Nadarajah (Supervisor1) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Mechanical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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