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一种模拟具有一般边界条件的弱可压缩反应气固两相流的惩罚方法。 (英语) Zbl 1496.76140号

摘要:本文将Brinkman惩罚方法推广到Navier-Stokes方程的弱可压缩形式,以研究具有反应和耦合传热传质的气固两相流动。弱可压缩近似在允许密度可变的情况下,从解中删除声学模式。Brinkman体积惩罚法将固相描述为渗透率为零的多孔介质。该方法通过文献基准对固定或移动粒子进行了验证。然后研究各种反应场景。首先,评估了该方法处理粒内扩散和反应的能力。针对流态化过程中遇到的一系列雷诺数,评估了基于滑移速度对颗粒雷诺数转换的影响。接下来,以无限速率或有限速率关注表面反应。在粒子表面施加Dirichlet型条件,以处理无限反应速率和高固体导热系数,而有限速率表面反应需要Neumann和Robin表面条件来确定温度和物种质量分数。在这些不同的情况下,评估了热释放和分子量变化引起的密度变化的影响。结果表明,将弱可压缩近似和惩罚方法相结合,可以有效地处理固相和反应的存在,并考虑反应工程中常见情况下的可压缩性影响。

MSC公司:

76T15型 尘气两相流
76-04 流体力学相关问题的软件、源代码等
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 迪恩,N.G。;Kuipers,J.,《稠密流体-颗粒系统中伴有耦合质量和传热的流体流动的直接数值模拟》,化学。工程科学。,116, 645-656 (2014)
[2] 胡海华。;北卡罗来纳州巴坦卡。;Zhu,M.Y.,使用任意拉格朗日-欧拉技术对流体-固体系统进行直接数值模拟,J.Compute。物理。,169, 2, 427-462 (2001) ·Zbl 1047.76571号
[3] 米塔尔·R。;Iacarino,G.,《浸没边界法》,年。流体力学版次。,37, 239-261 (2005) ·Zbl 1117.76049号
[4] Peskin,C.S.,《心脏瓣膜周围的流动模式:数值方法》,J.Compute。物理。,10, 2, 252-271 (1972) ·Zbl 0244.9202号
[5] Uhlmann,M.,《模拟颗粒流的直接强迫浸没边界法》,J.Compute。物理。,209, 2, 448-476 (2005) ·Zbl 1138.76398号
[6] 马朱姆达尔,S。;艾卡里诺,G。;Durbin,P.,具有自适应结构化边界不一致网格的RANS解算器,年度研究简报,湍流研究中心,353-466(2001),斯坦福大学
[7] 克拉克,D.K。;哈桑,H.A。;Salas,M.D.,使用笛卡尔网格对多元素翼型进行欧拉计算,AIAA J.,24,3,353-358(1986)·Zbl 0587.76095号
[8] 米塔尔·R。;博尼拉,C。;Udaykumar,H.S.,《模拟移动边界流动的笛卡尔网格方法》,Trans。模型。模拟。,33, 557-566 (2003)
[9] 邵,X。;Shi,Y。;Yu,Z.,虚拟域法和锐界面法相结合用于颗粒流动与传热的直接数值模拟,国际传热杂志。,55, 23-24, 6775-6785 (2012)
[10] 苏莱曼,M。;哈姆穆蒂,A。;气候,E。;Wachs,A.,《将虚拟域和锐界面方法耦合起来,用于模拟反应性粒子周围的对流传质:朝向稀释系统的反应性舍伍德数关联》,Chem。工程科学。,198, 334-351 (2019)
[11] 阿奎斯,E。;Caltagirone,J.P.,Surles conditions hydrodynamiques au voisinage d'une interface milieu fluide-millieu poreux:application a la convention naturelle,C.R.Acad.《界面环境下流体动力学条件:对流性质的应用》。科学。巴黎二世,299,1-4(1984)
[12] Angot,P。;文莱,C.H。;Fabrie,P.,考虑不可压缩粘性流中障碍物的惩罚方法,数值。数学。,81, 497-520 (1999) ·Zbl 0921.76168号
[13] 科洛门斯基,D。;Schneider,K.,对移动固体障碍物进行体积惩罚的Navier-Stokes方程的傅立叶谱方法,J.Comput。物理。,228, 16, 5687-5709 (2009) ·Zbl 1169.76045号
[14] 卡多克,B。;科洛门斯基,D。;Angot,P。;Schneider,K.,《带移动障碍物的不可压缩流和标量平流扩散的体积惩罚方法》,J.Compute。物理。,231, 12, 4365-4383 (2012) ·Zbl 1244.76074号
[15] 加佐拉,M。;查特兰,P。;范·里斯,W.M。;Koumoutsakos,P.,《采用非发散自由变形几何体模拟单个和多个游泳运动员》,J.Compute。物理。,230, 19, 7093-7114 (2011) ·Zbl 1328.76085号
[16] 刘,Q。;Vasilyev,O.,《复杂几何形状中可压缩流的边缘克曼惩罚方法》,J.Comput。物理。,227946-966(2007年)·Zbl 1388.76259号
[17] Boiron,O。;Chiavassa,G。;Donat,R.,有障碍物情况下大马赫数流动的高分辨率惩罚方法,计算。流体,38,3,703-714(2009)·Zbl 1193.76097号
[18] Majda,A。;Sethian,J.,零马赫数燃烧方程的推导和数值解,Combust。科学。技术。,42, 3-4, 185-205 (1985)
[19] Abdelsamie,A。;水果,G。;奥斯特·T。;迪茨施,F。;Janiga,G。;Thévenin,D.,使用浸没边界直接数值模拟低马赫数湍流反应和两相流,计算。流体,131123-141(2016)·Zbl 1390.76123号
[20] 库克,A.W。;Riley,J.J.,在并行计算机上对湍流反应羽流进行直接数值模拟,J.Compute。物理。,129, 2, 263-283 (1996) ·Zbl 0890.76049号
[21] Poinsot,T。;Veynante,D.,《理论与数值燃烧》(2005),R.T.Edwards
[22] Brown-Dymkoski,E。;北卡罗来纳州卡西莫夫。;Vasilyev,O.V.,适用于可压缩粘性流的一般演化问题的基于特征的体积惩罚方法,J.Compute。物理。,262, 344-357 (2014) ·Zbl 1349.76589号
[23] Najm,H.N。;Wyckoff,P.S。;Knio,O.M.,反应流的半隐式数值格式I,J.Computat。物理。,402, 381-402 (1998) ·Zbl 0936.76064号
[24] Lessani,B。;Papalexandris,M.V.,具有强温度梯度和燃烧的可变密度流的时间准确计算,J.Compute。物理。,212, 1, 218-246 (2006) ·Zbl 1216.76048号
[25] Tyliszczak,A.,用于低马赫数流动的半交错网格上的高阶紧致差分算法,Comput。流体,127131-145(2016)·Zbl 1390.76265号
[26] Knikker,R.,《非定常低马赫数流动的高阶变特性分离算法的比较研究》,国际期刊Numer。《液体方法》,66,403-427(2011)·Zbl 1338.76087号
[27] Chorin,A.J.,《解决不可压缩粘性流动问题的数值方法》,J.Compute。物理。,2, 1, 12-26 (1967) ·Zbl 0149.44802号
[28] Motheau,E。;Abraham,J.,《具有详细化学和准谱精度的低马赫数反应流DNS的高阶数值算法》,J.Compute。物理。,313, 430-454 (2016) ·Zbl 1349.65324号
[29] Nicoud,F.,低马赫数流动的保守高阶有限差分格式,J.Compute。物理。,158, 71-97 (2000) ·Zbl 0973.76068号
[30] Tritton,D.J.,低雷诺数下圆柱绕流实验,J.流体力学。,6544-567(1959年)·兹比尔0092.19502
[31] 库坦丘,M。;Bouard,R.,《均匀平移圆柱尾迹粘性流主要特征的实验测定》,《流体力学杂志》。,79, 231-256 (1977)
[32] 比盖,P。;奥格,G。;吉尔彻,P.-M。;Le Touzé,D.,水动力流动的弱可压缩笛卡尔网格方法,计算。物理学。社区。,220, 31-43 (2017) ·Zbl 1411.76081号
[33] 卡努托,D。;Taira,K.,绕圆柱的二维可压缩粘性流,J.流体力学。,785, 349-371 (2015) ·Zbl 1381.76123号
[34] Linnick,M.N。;Fasel,H.F.,《模拟不规则区域非定常不可压缩流动的高阶浸没界面法》,J.Compute。物理。,204, 1, 157-192 (2005) ·Zbl 1143.76538号
[35] 丹尼斯,S.C.R。;Chang,G.-Z.,雷诺数高达100时圆柱绕流定常流动的数值解,《流体力学杂志》。,42, 03, 471 (1970) ·Zbl 0193.26202号
[36] Macha,J.M.,跨音速马赫数下圆柱的阻力,J.Aircr。,14, 6, 605-607 (1977)
[37] 丘吉尔,S.W。;Bernstein,M.,《气体和液体在横流中向圆柱体强制对流的相关方程》,J.Heat Transf。,99, 2, 300 (1977)
[38] 米塔尔·R。;Dong,H。;博兹库尔塔斯,M。;Najjar,F.M。;瓦尔加斯,A。;von Loebbecke,A.,《复杂边界不可压缩流动的通用锐界面浸没边界法》,J.Compute。物理。,227, 10, 4825-4852 (2008) ·Zbl 1388.76263号
[39] 阿普特,S.V。;Martin,M。;Patankar,N.A.,《复杂流动中刚性颗粒流相互作用的完全解析模拟(FRS)数值方法》,J.Compute。物理。,228, 8, 2712-2738 (2009) ·Zbl 1282.76148号
[40] 冯志刚。;Michaelides,E.E.,Proteus:颗粒流模拟中的直接强制方法,J.Compute。物理。,202, 1, 20-51 (2005) ·Zbl 1076.76568号
[41] 格洛温斯基,R。;潘·T·W。;赫斯拉,T.I。;约瑟夫,D.D。;Périaux,J.,《运动刚体不可压缩粘性流直接数值模拟的虚拟域方法:颗粒流应用》,J.Compute。物理。,169, 2, 363-426 (2001) ·Zbl 1047.76097号
[42] Lu,J。;达斯,S。;Peters,E.A。;Kuipers,J.,具有表面反应的稠密流体-颗粒系统中流体流动和质量传递的直接数值模拟,化学。工程科学。,176, 1-18 (2018)
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