Sé que los solucionadores de flujo incompresibles y compresibles están específicamente diseñados para resolver diferentes tipos de problemas con diferentes propiedades de fluidos / condiciones de flujo. Claramente, una de las ventajas de usar solucionadores de flujo incompresibles para modelar problemas con fluidos incompresibles es que la ecuación de energía puede descuidarse, reduciendo así el número de variables y ecuaciones que deben resolverse.
Sin embargo, tengo curiosidad por saber acerca de la precisión de los solucionadores de flujo compresible en el límite, ya que las propiedades del fluido y las condiciones del flujo tienden a ser incompresibles. ¿Los solucionadores de flujo compresible tienden a fallar a medida que el fluido / flujo que se está modelando se vuelve cada vez más incompresible? ¿O los solucionadores de flujo compresible funcionan igualmente bien independientemente de la compresibilidad del fluido / flujo?
Me doy cuenta de que esta pregunta es un poco amplia y bien puede depender de las características del problema que se está modelando. Si ese es el caso, ayúdeme a comprender qué factores debo tener en cuenta al determinar la aplicabilidad del uso de un solucionador de flujo compresible donde, de lo contrario, sería suficiente un solucionador de flujo incompresible.
fuente
Respuestas:
Las ecuaciones compresibles son de naturaleza hiperbólica, es decir, tienen una velocidad de sonido finita. En la práctica, esto implica que debe dar un paso de tiempo que sea proporcional a algo como el tamaño de malla dividido por la velocidad del sonido. (Esta es, en esencia, la condición de CFL que debe cumplir para la estabilidad al usar solucionadores explícitos y para la precisión si usa solucionadores implícitos).
Por otro lado, si vas al límite incompresible, esto implica que la velocidad del sonido llega al infinito. Con los solucionadores hiperbólicos habituales, esto significa que debe dejar que el paso de tiempo llegue a cero, es decir, no progresará mucho en sus simulaciones. En consecuencia, los solucionadores compresibles son poco adecuados para problemas incompresibles, y cuando se usan para tales problemas casi siempre los tratan como problemas ligeramente compresibles.
Dicho de otra manera, existen diferencias fundamentales entre las ecuaciones compresibles e incompresibles, aunque una sea el límite de la otra. Esto implica que se recomienda utilizar diferentes códigos que se adapten a estas diferencias.
fuente
El supuesto de incompresibilidad es una aproximación. Por lo tanto, los solucionadores de flujo compresible, que no emplean esa aproximación, son más precisos pero también más caros. Un solucionador compresible le dará una respuesta perfectamente buena si se aplica a un problema "incompresible" (es decir, uno en el que la compresibilidad no juega un papel importante). Solo tomará un tiempo ridículamente largo.
La misma respuesta se aplica a cualquier par de modelos donde uno es una aproximación de menor costo del otro.
fuente
La respuesta corta es: sí.
Ahora para la respuesta larga.
Como señalan las otras respuestas, definitivamente es posible, pero tendría que ajustar su paso de tiempo en consecuencia, lo que hará que su simulación sea extremadamente lenta en comparación con si estuviera utilizando un solucionador incompresible.
fuente