Purpose: This study aims to assess the robustness and accuracy of the face-centred finite volume (FCFV) method for the simulation of compressible laminar flows in different regimes, using numerical benchmarks. Design/methodology/approach: The work presents a detailed comparison with reference solutions published in the literature -- when available -- and numerical results computed using a commercial cell-centred finite volume software. Findings: The FCFV scheme provides first-order accurate approximations of the viscous stress tensor and the heat flux, insensitively to cell distortion or stretching. The strategy demonstrates its efficiency in inviscid and viscous flows, for a wide range of Mach numbers, also in the incompressible limit. In purely inviscid flows, non-oscillatory approximations are obtained in the presence of shock waves. In the incompressible limit, accurate solutions are computed without pressure correction algorithms. The method shows its superior performance for viscous high Mach number flows, achieving physically admissible solutions without carbuncle effect and predictions of quantities of interest with errors below 5%. Originality/value: The FCFV method accurately evaluates, for a wide range of compressible laminar flows, quantities of engineering interest, such as drag, lift and heat transfer coefficients, on unstructured meshes featuring distorted and highly stretched cells, with an aspect ratio up to ten thousand. The method is suitable to simulate industrial flows on complex geometries, relaxing the requirements on mesh quality introduced by existing finite volume solvers and alleviating the need for time-consuming manual procedures for mesh generation to be performed by specialised technicians.


翻译:目的:本研究的目的是评估以面为中心的有限量(FCFV)方法的稳健性和准确性,该方法用于模拟不同体制中压缩的拉米纳流,使用数字基准。设计/方法/方程式:工作详细比较文献中公布的参考解决方案 -- -- 如果有的话 -- -- 以及使用商业以细胞为中心的有限量软件计算的数字结果。结果:FCFV办法提供了以面为中心的压力拉动和热通量的一阶准确近似度,对细胞扭曲或伸展不敏感。本战略展示了该方法在隐蔽和粘结流动中的效率,对于范围广泛的马赫数字流动,对于广泛的马赫数字流动,同样在不可压缩的限度内:在纯隐蔽的流动中,在出现冲击波波时,获得非血管的近似近似近似近似值。在不压缩的限度中,精确计算出准确的解决方案,对于高马赫数量流动,在不易腐蚀化的情况下实现可接受的解决方案,并且预测利率在低于5%的幅度内流,对于易腐变变的机床的机的机体流,在易的机的机体流,对机尾的机体流,对机的弹性的弹性的升的精确的流进行精确的计算方法进行精确的计算。

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