Multi-scale methods for the solution of the radiative transfer equation

Autor: Pedro M. F. Pereira, Maxime Roger, Pedro J. Coelho, Nicolas Crouseilles
Přispěvatelé: CETHIL, Laboratoire, Departamento de Engenharia Mecanica [Lisboa] ( DEM ), Universidade de Lisboa ( ULISBOA ) -Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa ( IST ), Institut de Recherche Mathématique de Rennes ( IRMAR ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -AGROCAMPUS OUEST-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Rennes 2 ( UR2 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Invariant Preserving SOlvers ( IPSO ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ), Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon ( CETHIL ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Departamento de Engenharia Mecanica [Lisboa] (DEM), Universidade de Lisboa = University of Lisbon (ULISBOA)-Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa (IST), Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Invariant Preserving SOlvers (IPSO), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (CETHIL), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-LABX-0020,LEBESGUE,Centre de Mathématiques Henri Lebesgue : fondements, interactions, applications et Formation(2011), PTDC/EMS-ENE/1028/2012, FCT – Fundação para a Ciência e Tecnologia, IDMEC, UID/EMS/50022/2013, LAETA, Universidade de Lisboa (ULISBOA)-Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa (IST), AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-AGROCAMPUS OUEST, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2015
Předmět:
Diffusion equation
010504 meteorology & atmospheric sciences
Scale (ratio)
Computer science
diffusion approximation
010103 numerical & computational mathematics
hybrid transport-diffusion model
domain-decomposition methods
01 natural sciences
Domain (software engineering)
Radiative transfer
Applied mathematics
0101 mathematics
Spectroscopy
0105 earth and related environmental sciences
[SPI.MECA.THER] Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Thermics [physics.class-ph]
Mesoscopic physics
Radiation
transient radiative transfer
Order of accuracy
Domain decomposition methods
[ MATH.MATH-NA ] Mathematics [math]/Numerical Analysis [math.NA]
Multi-scale methods
Heavy traffic approximation
[ SPI.MECA.THER ] Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Thermics [physics.class-ph]
Atomic and Molecular Physics
and Optics
micro-macro model
[SPI.MECA.THER]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Thermics [physics.class-ph]
[MATH.MATH-NA]Mathematics [math]/Numerical Analysis [math.NA]
Zdroj: Eurotherm Conference No. 105: Computational Thermal Radiation in Participating Media V
Eurotherm Conference No. 105: Computational Thermal Radiation in Participating Media V, Apr 2015, Albi, France. 2015, 〈https://ctrpm5.wp.mines-telecom.fr/〉
Eurotherm Conference No. 105: Computational Thermal Radiation in Participating Media V, Apr 2015, Albi, France
Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer
Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Elsevier, 2016, 172, pp.36-49. 〈10.1016/j.jqsrt.2015.10.001〉
Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 2016, 172, pp.36-49. ⟨10.1016/j.jqsrt.2015.10.001⟩
Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Elsevier, 2016, 172, pp.36-49. ⟨10.1016/j.jqsrt.2015.10.001⟩
ISSN: 0022-4073
DOI: 10.1016/j.jqsrt.2015.10.001〉
Popis: International audience; Various methods have been developed and tested over the years to solve the radiative transfer equation (RTE) with different results and trade-offs. Although the RTE is extensively used, the approximate diffusion equation is sometimes preferred, particularly in optically thick media, due to the lower computational requirements. Recently, multi-scale models, namely the domain decomposition methods, the micro–macro model and the hybrid transport–diffusion model, have been proposed as an alternative to the RTE. In domain decomposition methods, the domain is split into two subdomains, namely a mesoscopic subdomain where the RTE is solved and a macroscopic subdomain where the diffusion equation is solved. In the micro–macro and hybrid transport–diffusion models, the radiation intensity is decomposed into a macroscopic component and a mesoscopic one. In both cases, the aim is to reduce the computational requirements, while maintaining the accuracy, or to improve the accuracy for similar computational requirements. In this paper, these multi-scale methods are described, and the application of the micro–macro and hybrid transport–diffusion models to three-dimensional transient problems is reported. It is shown that when the diffusion approximation is accurate, but not over the entire domain, the multi-scale methods may improve the solution accuracy in comparison with the solution of the RTE. The order of accuracy of the numerical schemes and the radiative properties of the medium play a key role in the performance of the multi-scale methods.
Databáze: OpenAIRE
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