کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
4967922 1449385 2017 20 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Simulation of compressible two-phase flows with topology change of fluid-fluid interface by a robust cut-cell method
ترجمه فارسی عنوان
شبیه سازی جریان فشاری دو فاز با تغییر توپولوژی رابط مایع با استفاده از یک روش قوی برش سلولی
کلمات کلیدی
روش برش سلولی، تابع تنظیم سطح، روش شارپ، جریان فشاری دو فاز،
ترجمه چکیده
ما یک روش برشی سلول قوی برای شبیه سازی عددی جریان فشرده دو فاز با تغییر توپولوژی رابط مایع مایع ایجاد می کنیم. در روش های سلول های برش جریان ها را می توان در چارچوب حجم محدود حل کرد و شرایط پرش در رابط با حل یک مشکل محلی ریمان حل می شود. بنابراین، روش های سلول های برش می توانند تکامل رابط را با وضوح بالا به دست آورند و در عین حال حفظ میزان جریان را نیز حفظ می کنند. با این وجود، برای روش های برش سلولی برای مدیریت رابط با تغییرات توپولوژی یا انحنای بسیار زیاد، چالشی همچنان باقی مانده است، جایی که مش به اندازه کافی مناسب برای حل و فصل رابط نیست. درمان نامناسب می تواند منجر به تحریک رابط کاربری تحریف شده یا نوسانات غیر فیزیکی متغیرهای جریان شود، به ویژه هنگامی که فرآیند تصحیح (مثلا راه اندازی مجدد در روش های تنظیم سطح) اجرا شود. در اینجا یک روش قوی برش سلولی پیشنهاد می شود که رابط کاربری آن با یک تابع تنظیم می شود. نوسانات غیر فیزیکی محلی متغیرهای جریان در حضور تغییرات توپولوژی با استفاده از یک مجدد سازی مجدد تاخیری به شدت سرکوب شده است. این روش می تواند دقت مرتبه دوم را با توجه به موقعیت رابط در غیاب تغییرات توپولوژی رابط ها به دست آورد، در حالی که به طور محلی تخریب به اولین مرتبه در منطقه رابط که در آن تغییر توپولوژی رخ می دهد. عملکرد آن از طریق تست های عددی مختلف مانند سقوط ریلی، تعامل حباب شوک و فروپاشی حباب ناشی از شوک در آب بررسی شده است. نتایج عددی در مقایسه با هر یک از راه حل های معیار یا مشاهدات تجربی مقایسه می شود و توافق خوب به صورت کیفی و یا کمی به دست آمده است. در نهایت، ما روش برای بررسی روند فروپاشی دو حباب دو تایی در آب را اعمال می کنیم.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر نرم افزارهای علوم کامپیوتر
پیش نمایش مقاله
شبیه سازی جریان فشاری دو فاز با تغییر توپولوژی رابط مایع با استفاده از یک روش قوی برش سلولی
چکیده انگلیسی
We develop a robust cut-cell method for numerical simulation of compressible two-phase flows with topology change of the fluid-fluid interface. In cut cell methods the flows can be solved in the finite volume framework and the jump conditions at the interface are resolved by solving a local Riemann problem. Therefore, cut cell methods can obtain interface evolution with high resolution, and at the same time satisfactorily maintain the conservation of flow quantities. However, it remains a challenge for the cut cell methods to handle interfaces with topology change or very high curvature, where the mesh is not sufficiently fine to resolve the interface. Inappropriate treatment could give rise to either distorted interface advection or unphysical oscillation of flow variables, especially when the regularization process (e.g. reinitialization in the level set methods) is implemented. A robust cut-cell method is proposed here, with the interface being tracked by a level set function. The local unphysical oscillation of flow variables in the presence of topology change is shown to be greatly suppressed by using a delayed reinitialization. The method can achieve second-order accuracy with respect to the interface position in the absence of topology changes of interface, while locally degrading to first-order at the interface region where topology change occurs. Its performance is examined through a variety of numerical tests, such as Rayleigh collapse, shock-bubble interaction, and shock-induced bubble collapse in water. Numerical results are compared against either benchmark solutions or experimental observations, and good agreement has been achieved qualitatively and/or quantitatively. Finally, we apply the method to investigating the collapse process of two tandem bubbles in water.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Computational Physics - Volume 328, 1 January 2017, Pages 140-159
نویسندگان
, , , , ,