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Hyperreduced-order modeling of thermally coupled flows
Indexado
WoS WOS:001078967700001
Scopus SCOPUS_ID:85171539535
DOI 10.1016/J.APM.2023.08.028
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This article presents a full and reduced-order methodology based on the finite element method that allows the characterization of convective-dominant conjugate heat transfer flows. Reduced-order modeling (ROM) allows the description of several degrees of freedom problems, referred to as full-order modeling (FOM), through a reduced-order surrogate representation based on a Petrov-Galerkin projection onto a reduced subspace. The FOM and ROM problems are stabilized through the Variational Multi-Scale (VMS) method, which ensures stability in dominant convective problems and allows equal interpolation spaces for the pressure, velocity, and temperature. The proposed methodology is validated solving natural heat convection in a differentially heated square cavity, considering air as the working fluid and Rayleigh numbers in the interval 10(4) <= Ra <= 10(8). In this problem, the benefit of using a ROM approximation for the three unknown fields, i.e., velocity, pressure, and temperature, is compared against ROM approximation only in the velocity and pressure fields and a FOM type approximation for temperature. The benefit of using mesh-based hyperreduction and its computational performance and precision are also analyzed. Subsequently, the method simulates a conjugate heat transfer problem that includes natural heat convection, allowing the inclusion of different rheologies between the working fluids. The results verify the precision and speed up of the calculations by more than three hundred times with respect to the time necessary to solve a full-order formulation, emerging it as a great potential tool in the resolution of thermally coupled flows.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Engineering, Multidisciplinary
Mechanics
Mathematics, Interdisciplinary Applications
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Espinoza-Contreras, Nicolas - Universidad de Santiago de Chile - Chile
2 CASTILLO-DEL BARRIO, ERNESTO FRANCISCO Mujer Pontificia Univ Javeriana - Colombia
Pontificia Universidad Javeriana - Colombia
Universidad de Santiago de Chile - Chile
3 CASTILLO-DEL BARRIO, ERNESTO FRANCISCO Mujer Pontificia Univ Javeriana - Colombia
Pontificia Universidad Javeriana - Colombia
Universidad de Santiago de Chile - Chile
3 Castillo, Ernesto - Universidad de Santiago de Chile - Chile
4 Gandara, Tomas Hombre Universidad de Santiago de Chile - Chile
5 MORAGA-BENAVIDES, NELSON ORLANDO Hombre Universidad de la Serena - Chile

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Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Vicerrectoría de Investigación
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
Chilean Council for Science and Technological Research
Chilean Council for Science and Technological Research (ANID) through the project FONDECYT
Desarrollo e Innovación de la Universidad de Santiago de Chile
Centro De Ingeniería Avanzada, Investigación y Desarrollo
CIAID
Vicerrectoria de Investigacion, Desarrollo e Innovacion de la Universidad de Santiago de Chile, through the project 'Ayudante DICYT'

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
This work has been partially funded by Chilean Council for Science and Technological Research (ANID) through the project FONDECYT 1210156. It has also been partially funded by the Vicerrectoria de Investigacion, Desarrollo e Innovacion de la Universidad de Santiago de Chile, through the project 'Ayudante DICYT, 052216CD'. Camilo Bayona-Roa would like to thank the technical support from Centro de Ingenieria Avanzada, Investigacion y Desarrollo (CIAID) .
This work has been partially funded by Chilean Council for Science and Technological Research ( ANID ) through the project FONDECYT 1210156 . It has also been partially funded by the Vicerrectoría de Investigación, Desarrollo e Innovación de la Universidad de Santiago de Chile , through the project ‘Ayudante DICYT, 052216CD ’. Camilo Bayona-Roa would like to thank the technical support from Centro de Ingeniería Avanzada, Investigación y Desarrollo (CIAID).
This work has been partially funded by Chilean Council for Science and Technological Research ( ANID ) through the project FONDECYT 1210156 . It has also been partially funded by the Vicerrectoría de Investigación, Desarrollo e Innovación de la Universidad de Santiago de Chile , through the project ‘Ayudante DICYT, 052216CD ’. Camilo Bayona-Roa would like to thank the technical support from Centro de Ingeniería Avanzada, Investigación y Desarrollo (CIAID).

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