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Mémoire

Master thesis and internship[BR]- Master's thesis : Implementation of a monolithic convex limiting approach for the stabilization of  high speed turbulent simulations using a Discontinuous Galerkin method[BR]- Integration internship

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Reuter, Antoine ULiège
Promoteur(s) : Hillewaert, Koen ULiège
Date de soutenance : 8-sep-2025/9-sep-2025 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/24768
Détails
Titre : Master thesis and internship[BR]- Master's thesis : Implementation of a monolithic convex limiting approach for the stabilization of  high speed turbulent simulations using a Discontinuous Galerkin method[BR]- Integration internship
Titre traduit : [fr] Implementation de la monolithic convex limiting approche pour la stabilisation de simulations turbulentes à grande vitesse utilisant la methode Galerkin discontinue
Auteur : Reuter, Antoine ULiège
Date de soutenance  : 8-sep-2025/9-sep-2025
Promoteur(s) : Hillewaert, Koen ULiège
Membre(s) du jury : Bilocq, Amaury ULiège
Terrapon, Vincent ULiège
Henneaux, David 
Schrooyen, Pierre 
Langue : Anglais
Nombre de pages : 74
Mots-clés : [en] Compressible effect
[en] Shock capturing methods
[en] entropy stable Discontinuous Galerkin spectral element method
[en] Monolithic Convex Limiting
[en] APriori
[en] APosteriori
[en] APosteriori Subcell
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie aérospatiale
Centre(s) de recherche : Aerospace and Mechanics departement, Desgin of Turbomachinery and Propulsor (DoTP)
Intitulé du projet de recherche : ForDGe - Shock capturing methods for scale resolving simulations of high Mach number flow
Public cible : Chercheurs
Professionnels du domaine
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité spécialisée en "aerospace engineering"
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] This work presents the implementation and evaluation of a positivity-preserving hybrid method
that combines the entropy-stable Discontinuous Galerkin spectral element method (ESDGSEM)
with first-order finite volume (FV) schemes for simulating compressible flows. Maintaining
stability in the presence of strong discontinuities and under-resolved regions is a major challenge
for high-order methods like ESDGSEM. The Monolithic Convex Limiting (MCL) method has
been implemented in ForDGe, providing a subcell-wise limiting technique with two variations:
local bounds, which prevent the creation of new extrema, and global bounds, which avoid
density and pressure crossing zero. Several existing positivity-preserving approaches, such as
APriori, APosteriori, and APosteriori Subcell, have already been implemented. Each method
computes a blending coefficient either element-wise or subcell-wise to describe the proportion
of ESDGSEM and FV.
An analysis of the methods’ performance, in terms of stability, accuracy, and computa-
tional cost, is presented across a series of benchmark test cases, including the Kelvin-Helmholtz
instability, strong vortex-shock interaction, Daru-Tenaud shock tube, and three-dimensional
Taylor-Green vortex. Results show that APriori and MCL provide robust and stable simu-
lations, although with increased dissipation. In contrast, APosteriori and APosteriori Subcell
better preserve fine-scale features, remaining close to the ESDGSEM solution, though occasional
stability issues are observed with APosteriori. Notably, the computational cost is significantly
impacted by whether the blending coefficient is computed element-wise or subcell-wise, with
the subcell-wise approach resulting in the highest processing expense. Overall, the choice of
method involves balancing computational efficiency, robustness, and accuracy, depending on
the specific demands of the simulation.


Fichier(s)

Document(s)

File
Access MasterThesis_Reuter.pdf
Description:
Taille: 3.41 MB
Format: Adobe PDF

Auteur

  • Reuter, Antoine ULiège Université de Liège > Master ing. civ. aéro., fin. spéc. aer. eng.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Bilocq, Amaury ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Design of Turbomachines and Propulsors (DoTP)
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Terrapon, Vincent ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Modélisation et contrôle des écoulements turbulents
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Henneaux, David Cenaero
  • Schrooyen, Pierre








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