TVD differencing on three-dimensional unstructured meshes with monotonicity-preserving correction of mesh skewness

This data set contains the data accompanying the article F. Denner and B. van Wachem, TVD differencing on three-dimensional unstructured meshes with monotonicity-preserving correction of mesh skewness, Journal of Computational Physics (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2015.06.008.This data set contains the data accompanying the article F. Denner and B. van Wachem, TVD differencing on three-dimensional unstructured meshes with monotonicity-preserving correction of mesh skewness, Journal of Computational Physics (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2015.06.008

TVD differencing on three-dimensional unstructured meshes with monotonicity-preserving correction of mesh skewness (Accompanying data)

<p>This data set contains the data accompanying the article F. Denner and B. van Wachem, TVD differencing on three-dimensional unstructured meshes with monotonicity-preserving correction of mesh skewness, Journal of Computational Physics (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2015.06.008.</p

Моделювання фізичних процесів. Курсова робота

Дана курсова робота є завершальним етапом вивчення дисципліни «Моделювання фізичних процесів» студентами, які навчаються за спеціальністю 105 «Прикладна фізика та наноматеріали». Відповідно до навчального плану дисципліни курсова робота виконується на 4-му курсі, тобто, фактично, супроводжує процес підготовки бакалаврських дипломних робіт. Метою курсової роботи є формування у студентів професійних навичок з основ застосування сучасних комп’ютерних обчислювальних технологій у сфері прикладної діяльності, що пов’язана з фізикою суцільного середовища і енергетичних систем в широкому класі режимів процесів та геометричних конструкцій об’єктів, що вивчаються.Методичні вказівки призначені для студентів, які навчаються за спеціальністю 105 «Прикладна фізика та наноматеріали». Розглянуто зміст, основні складові та порядок виконання курсової роботи з дисципліни «Моделювання фізичних процесів». Рекомендації навчають структурувати й формалізувати в термінах модельного представлення широкого класу задач гідрогазодинаміки, процесів тепло- та масообміну та їхньої чисельної реалізації у відкритих та комерційних пакетах прикладних програм

Комп’ютерне моделювання процесів переносу в суцільному середовищі

Дана курсова робота є завершальним етапом вивчення дисципліни «Моделювання фізичних процесів» студентами, які навчаються за спеціальністю 105 «Прикладна фізика та наноматеріали». Метою курсової роботи є формування у студентів професійних навичок з основ застосування сучасних комп’ютерних обчислювальних технологій у сфері прикладної діяльності, що пов’язана з фізикою суцільного середовища і енергетичних систем в широкому класі режимів процесів та геометричних конструкцій об’єктів, що вивчаються.Методичні вказівки призначені для студентів, які навчаються за спеціальністю 105 «Прикладна фізика та наноматеріали». Розглянуто зміст, основні складові та порядок виконання курсової роботи з дисципліни «Моделювання фізичних процесів». Рекомендації навчають структурувати й формалізувати в термінах модельного представлення широкого класу задач гідрогазодинаміки, процесів тепло- та масообміну та їхньої чисельної реалізації у відкритих та комерційних пакетах прикладних програм.The guidelines are intended for students studying in specialty 105 “Applied Physics and Nanomaterials”. The content, the main components and the order of the course work on the discipline "Modeling of physical processes" are considered. Recommendations teach to structure and formalize in terms of a model representation of a wide class of problems of hydrodynamics, heat and mass transfer processes and their numerical implementation in open and commercial software.Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности 105 «Прикладная физика и наноматериалы». Рассмотрено содержание, основные составляющие и порядок выполнения курсовой работы по дисциплине «Моделирование физических процессов». Рекомендации обучают структурировать и формализовать в терминах модельного представления широкого класса задач гидрогазодинамики, процессов тепло- и массообмена и их численной реализации в открытых и коммерческих пакетах прикладных программ

Conservative finite-volume framework and pressure-based algorithm for flows of incompressible, ideal-gas and real-gas fluids at all speeds

A conservative finite-volume framework, based on a collocated variable arrangement, for the simulation of flows at all speeds, applicable to incompressible, ideal-gas and real-gas fluids is proposed in conjunction with a fully-coupled pressure-based algorithm. The applied conservative discretisation and implementation of the governing conservation laws as well as the definition of the fluxes using a momentum-weighted interpolation are identical for incompressible and compressible fluids, and are suitable for complex geometries represented by unstructured meshes. Incompressible fluids are described by predefined constant fluid properties, while the properties of compressible fluids are described by the Noble-Abel-stiffened-gas model, with the definitions of density and specific static enthalpy of both incompressible and compressible fluids combined in a unified thermodynamic closure model. The discretised governing conservation laws are solved in a single linear system of equations for pressure, velocity and temperature. Together, the conservative finite-volume discretisation, the unified thermodynamic closure model and the pressure-based algorithm yield a conceptually simple, but versatile, numerical framework. The proposed numerical framework is validated thoroughly using a broad variety of test-cases, with Mach numbers ranging from 0 to 239, including viscous flows of incompressible fluids as well as the propagation of acoustic waves and transiently evolving supersonic flows with shock waves in ideal-gas and real-gas fluids. These results demonstrate the accuracy, robustness and the convergence, as well as the conservation of mass and energy, of the numerical framework for flows of incompressible and compressible fluids at all speeds, on structured and unstructured meshes

A review on TVD schemes and a refined flux-limiter for steady-state calculations

This paper presents an extensive review of most of the existing TVD schemes found in literature that are based on the One-step Time-space-coupled Unsteady TVD criterion (OTU-TVD), the Multi-step Time-space-separated Unsteady TVD criterion (MTU-TVD) and the Semi-discrete Steady-state TVD criterion (SS-TVD). The design principles of these schemes are examined in detail. It is found that the selection of appropriate flux-limiters is a key design element in developing these schemes. Different flux-limiter forms (CFL-dependent or CFL-independent, and various limiting criteria) are shown to lead to different performances in accuracy and convergence. Furthermore, a refined SS-TVD flux-limiter, referred to henceforth as TCDF (Third-order Continuously Differentiable Function), is proposed for steadystate calculations based on the review. To evaluate the performance of the newly proposed scheme, many existing classical SS-TVD limiters are compared with the TCDF in eight two-dimensional test cases. The numerical results clearly show that the TCDF results in an improved overall performance.The authors gratefully acknowledge the financial support provided by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51279082 and 51511130073) and the support from Australian Research Council through a Discovery Grant (Project ID: DP110105171).This is the author accepted manuscript. The final version is available from Elsevier via http://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2015.08.04

Fully-coupled pressure-based finite-volume framework for the simulation of fluid flows at all speeds in complex geometries

A generalized finite-volume framework for the solution of fluid flows at all speeds in complex geometries and on unstructured meshes is presented. Starting from an existing pressure-based and fully-coupled formulation for the solution of incompressible flow equations, the additional implementation of pressure–density–energy coupling as well as shock-capturing leads to a novel solver framework which is capable of handling flows at all speeds, including quasi-incompressible, subsonic, transonic and supersonic flows. The proposed numerical framework features an implicit coupling of pressure and velocity, which improves the numerical stability in the presence of complex sources and/or equations of state, as well as an energy equation discretized in conservative form that ensures an accurate prediction of temperature and Mach number across strong shocks. The framework is verified and validated by a large number of test cases, demonstrating the accurate and robust prediction of steady-state and transient flows in the quasi-incompressible as well as subsonic, transonic and supersonic speed regimes on structured and unstructured meshes as well as in complex domains

Advancing the Cyberinfrastructure for Integrated Water Resources Modeling

Like other scientists, hydrologists encode mathematical formulations that simulate various hydrologic processes as computer programs so that problems with water resource management that would otherwise be manually intractable can be solved efficiently. These computer models are typically developed to answer specific questions within a specific study domain. For example, one computer model may be developed to solve for magnitudes of water flow and water levels in an aquifer while another may be developed to solve for magnitudes of water flow through a water distribution network of pipes and reservoirs. Interactions between different processes are often ignored or are approximated using overly simplistic assumptions. The increasing complexity of the water resources challenges society faces, including stresses from variable climate and land use change, means that some of these models need to be stitched together so that these challenges are not evaluated myopically from the perspective of a single research discipline or study domain. The research in this dissertation presents an investigation of the various approaches and technologies that can be used to support model integration. The research delves into some of the computational challenges associated with model integration and suggests approaches for dealing with these challenges. Finally, it advances new software that provides data structures that water resources modelers are more accustomed to and allows them to take advantage of advanced computing resources for efficient simulations

Development of an Application-Oriented Approach for Two- Phase Modelling in Hydraulic Engineering

Paralleltitel: Entwicklung eines anwendungsorientierten Ansatzes für die Modellierung von Zweiphasenströmungen im Wasserba