A hybrid lattice Boltzmann - Navier-Stokes method on overset grids
Méthode hybride lattice Boltzmann - Navier-Stokes sur maillages recouvrants
Résumé
This paper presents an overset grid strategy in the context of a hybrid lattice Boltzmann-Navier-Stokes method for unsteady aerodynamic and aeroacoustic applications. While the overset grid approach is usually used to couple multiple overlapping grids with different mesh topologies together through interpolations, it is proposed to extend this methodology by enabling to switch between numerical methods across the grids making up the computational domain. Thereby, one can reach nearly optimal running conditions in terms of meshing strategy and numerical properties for the simulation of high Reynolds number flows. The key feature of this work lies in the way the information exchange is performed at the interface between the lattice Boltzmann method (applied on Cartesian grids) and the finite-volume Navier-Stokes method (dedicated to curvilinear meshes). All the numerical aspects of the coupling procedure are thoroughly discussed and the developed strategy is assessed on unsteady test cases representative of aerodynamic and aeroacoustic problems.
Cet article présente une stratégie de maillages recouvrants dans le contexte d'une méthode hybride lattice Boltzmann - Navier-Stokes pour des applications aérodynamiques et aéroacoustiques instationnaires. Alors que l'approche de maillages recouvrants est généralement utilisée pour superposer entre elles plusieurs grilles de différentes topologies par le biais d'interpolations, il est proposé d'étendre cette méthodologie en permettant de passer d'une méthode numérique à l'autre à travers les grilles qui composent le domaine de calcul. On peut ainsi atteindre des conditions de simulation quasi-optimales en termes de maillage et de propriétés numériques pour la simulation d'écoulements à nombre de Reynolds élevé. La caractéristique principale de ce travail réside dans la manière dont l'échange d'informations est effectué à l'interface entre la méthode lattice Boltzmann (appliquée sur des grilles cartésiennes) et la méthode Navier-Stokes (dédiée aux maillages curvilignes). Tous les aspects numériques de la procédure de couplage sont discutés en détail et la stratégie développée est évaluée sur des cas tests représentatifs des problèmes aérodynamiques et aéroacoustiques.
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