Исследование свойств схем дискретизации уравнения переноса объемной доли при расчете многофазных течений методом VOF

Автор: Козелков А.С., Стрелец Д.Ю., Ефремов В.Р., Нечепуренко Ю.Г., Курулин В.В., Тятюшкина Е.С., Корнев А.В.

Журнал: Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt

Статья в выпуске: 4 (36) т.9, 2017 года.

Бесплатный доступ

В работе представлены результаты исследования свойств схем дискретизации урав- нения переноса объемной доли при расчете многофазных течений методом VOF (Volume of Fluid) на произвольных неструктурированных сетках. Представлено опи- сание способов сохранения формы поверхности и проанализированы свойства наиболее известных специальных схем дискретизации уравнения переноса объемной доли, а так- же влияние числа Куранта на перенос фронта. В результате исследования определено предельное значение числа Куранта для различных схем и типов расчетных сеток, необходимое для сохранения формы скаляра после его переноса.

Уравнение навье-стокса, численное моделирование, многофазные течения, свободная поверхность, неструктурированные сетки, перенос фронта, пакет программ логос

Короткий адрес: https://sciup.org/142215008

IDR: 142215008

Список литературы Исследование свойств схем дискретизации уравнения переноса объемной доли при расчете многофазных течений методом VOF

Батлер Т.М. Развитие метода LINC. Численные методы в механике жидкостей. М.: Мир, 1973. С. 146-155.
Бураго Н.Г. Численное решение задач МСС с подвижными границами раздела: дис. на соискание уч. ст. д-ра физ.-мат. наук//Н.Г. Бураго. М.: РАН. ИПМ, 2003. 222 с.
Lucy L.B. A numerical approach to the testing of the fission hypothesis//Astron. J. 1977. V. 82 (12). P 1013-1024.
Harlow F.H., Welch J.E. Numerical calculation of time-dependent viscous incompressible flow//Phys. Fluids. 1965. V. 8. P. 2182-2189.
Daly B.J. A technique for including surface tension effects in hydrodynamic calculations//J. Comput. Phys. 1969. V. 4. P. 97-117.
Hirt C.W., Nichols B.D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries//Journal of computational physics. 1981. V. 39. P. 201-226.
Ubbink O. Numerical prediction of two fluid systems with sharp interfaces//PhD thesis, Imperial College. University of London. 1997.
Козелков А.С., Мелешкина Д.П., Куркин А.А., Тарасова Н.В., Лашкин С.В., Курулин В.В. Полностью неявный метод решения уравнений Навье-Стокса для расчета многофазных течений со свободной поверхностью//Вычислительные технологии. 2016. Т. 21, № 5. C. 54-76.
Ferziger J.H., Peric M. Computational Method for Fluid Dynamics. Springer-Verlag. New York, 2002.
Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей в двух томах. М.: Мир, 1991.
Волков К.Н., Дерюгин Ю.Н., Козелков А.С., Емельянов В. Н., Тетерина И. В. Разностные схемы в задачах газовой динамики на неструктурированных сетках. М.: Физматлит, 2014. C. 416.
Leonard B.P. The ULTIMATE conservative difference scheme applied to unsteady onedimensional advection//Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 1991. V. 88. P. 17-74.
Jasak H., Weller H.G., Gosman A.D. High resolution NVD differencing scheme for arbitrarily unstructured meshes//International journal for numerical methods in fluids. 1999. V. 31. P. 431-449.
Muzaferija S., Peric M., Sames P., Schelin T. A twofluid Navier-Stokes solver to simulate water entry//22 Symp, on Naval Hydrodynamics, 1998.
Waclawczyk T., Koronowicz T. Remarks on prediction of wave drag using VOF method with interface capturing аpproach//Archives of civil and mechanical engineering. 2008. V. 8. P. 5-14.
Jasak H. Error Analysis and Estimation for the finite volume method with applications to fluid flows. Thesis submitted for the degree of doctor//Department of Mechanical Engineering, Imperial College of Science, 1996.
Khrabry A.I., Smirnov E.M., Zaytsev D.K. Solving the Convective Transport Equation with Several High-Resolution Finite Volume Schemes: Test Computations//Computational Fluid Dynamics. 2010. P. 535-540.
Rusche H. Computational Fluid Dynamics of Dispersed Two-Phase Flows at High Phase Fractions//PhD thesis, Imperial College, University of London, 2002.
Betelin V.B., Shagaliev R.M., Aksenov S.V., Belyakov I.M., Deryuguin Yu.N., Kozelkov A.S., Korchazhkin D.A., Nikitin V.F., Sarazov A.V., Zelenskiy D.K. Mathematical simulation of hydrogen-oxygen combustion in rocket engines using LOGOS code//Acta Astronautica. 2014. V. 96. P. 53-64.
Бойко А.В., Нечепуренко Ю.М., Жучков Р.Н., Козелков А. С. Блок расчета положения ламинарно-турбулентного перехода для пакета программ ЛОГОС//Теплофизика и аэромеханика. 2014. Т. 21, № 2. C. 201-220.
Сафронов А.В., Дерюгин Ю.Н., Жучков Р.Н., Зеленский Д.К., Саразов А.В., Козелков А.С., Кудимов Н.Ф., Липницкий Ю.М., Панасенко А.В. Результаты валидации многофункционального пакета программ ЛОГОС при решении задач аэрогазодинамики старта и полета ракет-носителей//Математическое моделирование. 2014. Т. 26,№ 9. C. 83-95.
Kozelkov A., Kurulin V., Emelyanov V., Tyatyushkina E., Volkov K. Comparison of convective flux discretization schemes in detached-eddy simulation of turbulent flows on unstructured meshes//Journal of Scientific Computing. 2015. N 89. P. 1-16.
Козелков А.С. Курулин В.В. Численная схема для моделирования турбулентных течений несжимаемой жидкости с использованием вихреразрешающих подходов//Вычислительная математика и математическая физика. 2015. Т. 55, № 7. C. 135-146.
Козелков А.С., Куркин А.А., Крутякова О.Л., Курулин В.В., Тятюшкина Е.С. Зонный RANS-LES подход на основе алгебраической модели рейнольдсовых напряжений//Известия РАН Механика жидкости и газа. 2015. Т. 50, № 5. C. 24-33.
Козелков А.С., Куркин А.А., Пелиновский Е.Н., Курулин В.В. Моделирование цунами космогенного происхождения в рамках уравнений Навье-Стокса с источниками различных типов//Известия РАН Механика жидкости и газа. 2015. V. 50, № 2. C. 306-313.
Козелков А.С., Куркин А.А., Пелиновский Е.Н. Влияние угла входа тела в воду на высоты генерируемых волн//Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2016. Т. 51, № 2. C. 288-298.
Козелков А.С., Куркин А.А., Пелиновский Е.Н., Курулин В.В., Тятюшкина Е.С. Моделирование возмущений в озере Чебаркуль при падении метеорита в 2013 году//Известия РАН Механика жидкости и газа. 2015. Т.50, № 6. C. 828-840.
Kozelkov A.S., Kurkin A.A., Pelinovsky E.N., Tyatyushkina E.S., Kurulin V.V., Tarasova N.V. Landslide-type tsunami modelling based on the Navier-Stokes Equations//Science of tsunami Hazards, Journal of Tsunami Society International. 2016. V. 35, № 3. P. 106-144.
Козелков А.С. Методика численного моделирования цунами оползневого типа на основе уравнений Навье-Стокса//Вычислительная механика сплошных сред. 2016. Т. 9, № 2. C. 218-236.
Погосян М.А., Савельевских Е.П., Шагалиев Р.М., Стрелец Д.Ю., Рябов А.А., Корнев А.В., Дерюгин Ю.Н., Спиридонов В.Ф., Циберев К.В. Применение отечественных суперкомпьютерных технологий для создания перспективных образцов авиационной техники//Журнал ВАНТ, сер. Математическое моделирование физических процессов. 2013. Вып. 2. С. 3-18.
Погосян М.А., Савельских Е.П., Стрелец Д.Ю., Корнев А.В. Отечественный супер-компьютерные технологии в авиационной промышленности//Наука и технологии в промышленности. 2012. № 2. C. 26-35.
Волков К.Н., Дерюгин Ю.Н., Емельянов В.Н., Карпенко А.Г., Козелков А.С., Тетерина И.В. Методы ускорения газодинамических расчетов на неструктурированных сетках. М.: Физматлит, 2013. C. 536, ISBN 978-5-9221-1542-1.
Козелков А.С., Шагалиев Р.М., Курулин В.В., Ялозо А.В., Лашкин С.В. Исследование потенциала суперкомпьютеров для масштабируемого численного моделирования задач гидродинамики в индустриальных приложениях//Журнал вычислительная математика и математическая физика. 2016. Т.56, № 8. C. 154-165.
Козелков А.С., Куркин А.А., Шарипова И.Л., Курулин В.В., Пелиновский Е.Н., Тятюшкина Е.С., Мелешкина Д.П., Лашкин С.В., Тарасова Н.В. Минимальный базис задач валидации методов расчета течений со свободной поверхностью//Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. 2015. № 2(109). C. 49-69.

Еще

Статья научная