Моделирование осесимметричных течений вязкой несжимаемой жидкости методом конечных элементов с частицами PFEM-2 в программном комплексе Kratos с открытым кодом
Автор: Смирнова Е.В., Марчевский И.К., Бондарчук В.О.
Журнал: Труды Института системного программирования РАН @trudy-isp-ran
Статья в выпуске: 2 т.30, 2018 года.
Бесплатный доступ
Получены необходимые соотношения для реализации алгоритма моделирования осесимметричных течений вязкой несжимаемой жидкости в методе конечных элементов с частицами PFEM-2. Осесимметричная модель реализована в программном комплексе c открытым исходным кодом Kratos на основе существующего модуля для решения плоских задач. Была проведена валидация осесимметричной модели на тестовых задачах. В качестве модельных рассмотрены задачи о течении в трубе (задача Пуазейля) и задача о моделировании падения капли в глубокий слой жидкости. Численное решение, полученное методом конечных элементов с частицами, для задачи Пуазейля показало удовлетворительное согласие с аналитическим; решение задачи о падении капли в слой глубокий жидкости в комплексе Kratos сравнивалось с результатом моделирования в программном пакете Gerris с открытым исходным кодом. Результаты расчетов также удовлетворительно согласуются.
Метод конечных элементов с частицами, вязкая несжимаемая среда, осесимметричное течение, задача пуазейля, падение капли в слой жидкости
Короткий адрес: https://sciup.org/14916525
IDR: 14916525 | DOI: 10.15514/ISPRAS-2018-30(2)-13
Список литературы Моделирование осесимметричных течений вязкой несжимаемой жидкости методом конечных элементов с частицами PFEM-2 в программном комплексе Kratos с открытым кодом
- Idelsohn S.R., Onate E., Pin F.D. The particle finite element method: a powerful tool to solve incompressible flows with free-surfaces and breaking waves. International journal for numerical methods in engineeringб vol. 61, No. 7, 2004, pp. 964-989 DOI: 10.1002/nme.1096
- Idelsohn S.R., Nigro N.M., Gimenez J.M., Rossi R., Marti J.M. A fast and accurate method to solve the incompressible Navier-Stokes equations. Engineering Computations, vol.30, No. 2, 2013, pp.197-222 DOI: 10.1108/02644401311304854
- Milne-Thomson L.M. Theoretical Hydrodynamics. London: Macmillan & Co, 1968.
- Becker P. An enhanced Particle Finite Element Method with special emphasis on landslides and debris flows. PhD thesis, 2015, Universitat Politecnica de Catalunya.
- Zienkiewicz O.C. The finite element method in engineering science. London: McGraw-Hill, 1971. 521 p.
- Hughes T.J.R., Liu W.K., Brooks A. Finite Element Analysis of Incompressible Viscous Flows by the Penalty Function Formulation. Journal of Computational Physics, vol. 30, No. 1, 1979, pp. 1-60 DOI: 10.1016/0021-9991(79)90086-X
- Yarin A.L. Drop Impact Dynamics: Splashing, Spreading, Receding, Bouncing. Annual Review of Fluid Mechanics, vol. 38, 2006, pp. 159-192 DOI: 10.1146/annurev.fluid.38.050304.092144
- Popinet S. Gerris: a tree-based adaptive solver for the incompressible Euler equations in complex geometries. Journal of Computational Physics, vol. 190, No. 2,. 2003, pp. 572-600 DOI: 10.1016/S0021-9991(03)00298-5
- Korchagova V.N., Kraposhin M.V., Marchevsky I.K., Smirnova E.V. Simulation of droplet impact onto a deep pool for large Froude numbers in different open-source codes. Journal of Physics: Conference Series, vol. 918. art. 012037, 2017 DOI: 10.1088/1742-6596/918/1/012037
- Agbaglaha G., Thoravala M.-J., Thoroddsen S.T., Zhanga L.V., Fezzaaa K., Deegana R.D. Drop impact into a deep pool: vortex shedding and jet formation. Journal of Fluid Mechanics, vol. 764, 2015m pp. 1-12 DOI: 10.1017/jfm.2014.723
- Renardy Y., Popinet S., Duchemin L., Renardy M., Zaleski S., Josserand C., Drumright-Clarke M.A., Richard D., Clanet C., Quere D. Pyramidal and toroidal water drops after impact on solid surface. Journal of Fluid Mechanics, vol. 484,. 2003, pp. 69-83 DOI: 10.1017/S0022112003004142
