Analysis of the conservation of sliding mesh algorithms dealing with non-planar interfaces

The aim of the present study is to investigate whether three different sliding mesh techniques, namely nearest neighbor, isoparametric, and weighted average, can introduce errors in the conservation of flow properties when dealing with non-planar interfaces. The analysis is conducted by comparing the three approach, and by evaluating the influence of the type of grid discretization on the conservation errors. For this purpose, four different cases with increasing flow complexity are examined, beginning with a uniform flow and concluding with a flow that exhibits discontinuities such as a shock wave. The performance of these approaches will then be evaluated by verifying both the conservation of global quantities and the preservation of flow characteristics. These three techniques turn out to be non conservatives since they all introduce errors in the mass and total energy in the domain. Moreover they generate oscillations in the flow variables at the interface which are then propagated in the rest of the domain.

L'obiettivo della presente ricerca è analizzare se tre diverse tecniche numeriche utilizzate per gestire delle sliding mesh, nello specifico nearest neighbor, isoparametric e weighted average, possano introdurre errori nella conservazione delle proprietà del flusso quando si effettuano simulazioni con interfacce non rettilinee. L'analisi viene condotta confrontando tra di loro i tre approcci e valutando l'influenza del tipo di discretizzazione della griglia sugli errori di conservazione. A tale scopo, vengono esaminati quattro casi diversi con crescente complessità del campo di moto, partendo da un flusso uniforme e terminando con un flusso che presenta discontinuità come un'onda d'urto. La performance di queste tecniche verrà quindi valutata verificando sia la conservazione globale delle variabili conservative che la capacità di queste tecniche di preservare le caratteristiche del flusso. Nessuna di queste tre tecniche si è rivelata conservativa in quanto nè la massa nè l'energia totale nel dominio si conservano. L'effetto della non conservazione è l'introduzione di oscillazioni spurie delle variabili del flusso all'interfaccia che vengono poi propagated nel resto del dominio.