Original scientific paper The capability of nonlinear reduced frequency domain (NLFD) approach in predicting the flow field of time-periodic incompressible flow is investigated. The efficient NLFD method uses Fourier series representation in time considering the assumption of solution periodicity and the resulting nonlinear equations are solved using pseudo-spectral approach. In this manner, the desired periodic solution can directly be obtained without the need to solve the initial transient part. Thus, without loss of generality a considerable computational cost reduction can be achieved in comparison with the common timeaccurate methods. In the present algorithm (INLFD) the NLFD approach is used to solve the flow field in an incompressible formulation and the validation is performed using some periodic test cases with analytical solutions. The results show that capturing only a limited number of temporal modes can provide an accurate estimation of the flow field. Finally, the computational costs of the INLFD and a time-accurate method are also compared which demonstrate the efficiency of the INLFD method in representing nonlinear flow field physics by savings in computational time up to 50 percent.
Keywords: incompressible flow; non-linear reduced frequency; pressure Poisson; pseudo-spectral; time-periodic
Simulacija vremenski periodičnog nestlačljivog toka pristupom ne-linearnog područja frekvencijeIzvorni znastveni članak Istražuje se mogućnost predviđanja polja protoka vremenski periodičnog nestlačljivog toka pristupom područja nelinearne smanjene frekvencijenonlinear reduced frequency domain (NLFD). Učinkovita NLFD metoda koristi predstavljanje Fourierovih serija u vremenu smatrajući da se pretpostavka periodičnosti rješenja i rezultirajuće nelinearne jednadžbe rješavaju pseudo-spektralnim pristupom. Na taj se način željeno periodičko rješenje može dobiti direktno bez potrebe rješenja inicijalnog tranzijentnog dijela. Tako se može postići značajno smanjenje troška bez gubitka generalizacije u usporedbi s uobičajenim vremenski preciznim metodama. U postojećem algoritmu (INLFD), NLFD pristup je primijenjen za rješavanje polja protoka u nestlačljivoj formulaciji a validacija se obavlja primjenom nekih periodičnih slučajeva ispitivanja s analitičkim rješenjima. Rezultati pokazuju da se obuhvatom samo ograničenog broja temporalnih načina može osigurati točna procjena polja protoka. Konačno, troškovi izračuna INFLED-a i vremenski točne metode također su uspoređeni i pokazuju učinkovitost INFLED metode u predstavljanju fizike nelinearnog polja protoka uštedom vremena izračuna do 50 posto.