×

火灾模拟中用于对流项的OpenFOAM离散化方案的评估。 (英语) Zbl 1521.80021号

小结:研究了用于离散动量方程和标量输运方程中对流项的数值格式的影响。为此,为了评估目的,考虑了一组具有精确解的问题,即泰勒-格林涡问题、各向同性衰减湍流问题,以及两种著名的火灾配置,即桑迪亚氦羽流和麦卡弗里火灾羽流实验。总的来说,两个方程中采用的数值格式对火灾模拟中通常使用的计算网格的影响是显著的。正如预期的那样,当考虑足够精细的网格分辨率时,离散化误差会减小。OpenFOAM的本地方案,滤波线性2有限线性与文献中的其他数值格式相比,发现它们相对准确:在保持解的有界性的同时,它们只引入了少量的数值耗散。

MSC公司:

80A25型 燃烧
76F05型 各向同性湍流;均匀湍流
76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用
76伏05 流动中的反应效应
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] Waterson,N.P。;Deconick,H.,《有界高阶对流格式的设计原则——统一方法》,《计算物理杂志》,224182-207(2007)·Zbl 1261.76018号
[2] Ferziger,J.H。;Peric,M.,流体动力学计算方法(1999),Springer·兹比尔0943.76001
[3] www.openfoam.com。
[4] 韦勒,H.G。;塔博尔,G。;贾萨克,H。;Fureby,C.,使用面向对象技术的计算连续体力学张量方法,《计算物理》,第12期,第620-631页(1998年)
[5] Ren,N。;王,Y。;维尔法尤,S。;Trouvé,A.,通过多孔燃烧器供应气体燃料的湍流垂直壁火灾的大涡模拟,Combust Flame,169194-208(2016)
[6] Maragkos,G。;Beji,T。;Merci,B.,湍流气体池火灾CFD模拟建模进展,Combust Flame,181,22-38(2017)
[7] 马拉科斯,G。;Merci,B.,CH({}_4)火焰羽的大涡模拟,Flow Turb Combust,99,239-278(2017)
[8] Maragkos,G。;Beji,T。;Merci,B.,《气体池火灾的预测模拟》,Proc Combust Inst,37,3927-3934(2019)
[9] Le,V.M。;Marchand,A。;维尔马,S。;Xu,R。;怀特,J。;Marshall,A.W.,《利用稳定火焰燃烧模型与非局部和局部气体辐射效应模型耦合的湍流管线火灾模拟》,fire Saf J,106,105-113(2018)
[10] 西基克,I。;Dembele,S。;Wen,J.,LES-CFD模拟甲醇池火灾中的非灰色辐射传热建模,J Quant Spectrosc Radia transfer,23478-89(2019)
[11] Robertson,E。;乔杜里,V。;Bhushan,S。;Walters,D.K.,《不可压缩钝体流动的OpenFOAM数值方法和湍流模型验证》,计算流体,123,122-145(2015)·Zbl 1390.76009号
[12] Lee,S.B.,《OpenFOAM时间准确性研究》,《国际航海Arch Ocean杂志》,9,429-438(2017)
[13] Kärrholm FP,Tao F.关于柴油喷雾和燃油蒸汽分布预测中平流方案的性能。2008年8月至10日,第22届欧洲液体雾化和喷雾系统会议,意大利科莫湖。
[14] 曹毅。;Tamura,T.,使用结构化和非结构化网格对流经方形圆柱体的流动进行大涡模拟,计算与流体,137,36-54(2016)·Zbl 1390.76136号
[15] Mukha,T。;Rezaeiravesh,S。;Liefvendahl,M.,基于OpenFOAM技术的墙模型大涡模拟库,计算物理通信,239204-224(2019)·Zbl 1519.76188号
[16] Greenshields,C。;韦勒,H。;Gasparini,L。;Reese,J.,用于高速粘性流的共存、多面体、有限体积框架中的半离散、非交错中心方案的实现,Internal J Numer Methods Fluids,63,1-21(2010)·Zbl 1425.76163号
[17] Vuorinen,V.公司。;Keskinen,J。;杜维格,C。;Boersma,B.,《使用OpenFOAM实现时间相关流的低耗散Runge-Kutta投影方法》,计算与流体,93,153-163(2014)·Zbl 1391.76006号
[18] Deshpande,S。;Anumolu,L。;Trujillo,M.,评估两相流求解器interfoam的性能,Compute Sci Discov,5,文章014016 pp.(2012)
[19] 马丁内斯,J。;Piscaglia,F。;Montorfano,A。;Onorati,A。;Aithal,S.,空间离散化方案对显式大涡模拟精度的影响:类引擎几何的典型问题,计算与流体,117,62-78(2015)·Zbl 1390.76193号
[20] Vilfayau,S.,《灭火现象的大涡模拟》(2015),马里兰大学(博士论文)
[21] Vargas Córdoba,S.,《FireFoam模型评估和用户指南开发》(2018年),马里兰大学,(硕士论文)
[22] Shiyun,W.,《FireFOAM质量守恒验证测试和用户指南开发》(2019年),马里兰大学(硕士论文)
[23] Verma,S.,《风和坡度对湍流线型火灾结构影响的大涡模拟研究》(2019年),马里兰大学(博士论文)
[24] https://github.com/fireFoam-dev。
[25] 穆卡勒德,F。;Mangani,L。;Darwish,M.,《计算流体动力学中的有限体积法:OpenFOAM和MATLAB的高级介绍》(2016),Springer·Zbl 1329.76001号
[26] 贾萨克,H。;韦勒,H.G。;Gosman,A.D.,任意非结构化网格的高分辨率NVD差分格式,国际数值方法流体,31431-449(1999)·Zbl 0952.76057号
[27] Leer,B.Van,《朝向最终保守差分格式III,理想可压缩流的上游中心有限差分格式》,《计算物理杂志》,23,263-275(1977)·Zbl 0339.76039号
[28] Roe,P.L.,欧拉方程基于特征的方案,流体力学年鉴,18,337-365(1986)·Zbl 0624.76093号
[29] 消防动力学模拟器(FDS)可通过https://pages.nist.gov/fds-smv/。
[30] Sweby,P.K.,使用通量限制器实现双曲守恒律的高分辨率方案,SIAM J Numer Anal,21995-1011(1984)·Zbl 0565.65048号
[31] Leonard,B.P.,《应用于非定常一维平流的终极保守差分格式》,《Comp Methods Appl Mech Eng》,88,17-74(1991)·Zbl 0746.76067号
[32] 泰勒,G。;Green,A.,《大涡旋产生小涡旋的机制》,Proc R Soc Lond Ser A Math Phys Eng Sci,158499-521(1937)
[33] Brachet,M.E。;梅隆,D.I。;奥尔萨格,S.A。;镍,B.G。;莫尔夫,R.H。;Frisch,U.,泰勒-格林涡旋的小尺度结构,流体力学杂志,130,411-452(1983)·Zbl 0517.76033号
[34] Johnsen,E。;拉尔森,J。;Bhagatwala,A.V。;卡博特,W.H。;莫因,P。;Olson,B.J.,《利用冲击波对可压缩湍流进行数值模拟的高分辨率方法评估》,《计算物理杂志》,2291213-1237(2010)·Zbl 1329.76138号
[35] Chapelier JB、De La Llave Plata M、Renac F.使用模态间断Galerkin方法对泰勒-格林涡旋流动进行无粘和粘性模拟。参见:2012年第42届AIAA流体动力学会议和展览,第2012-3073页。
[36] Abdelsamie,A。;拉蒂格,G。;Frouzakis,C.E。;Thévenin,D.,Taylor-Green涡作为使用低马赫数解算器进行高保真燃烧模拟的基准,计算与流体,223,文章104935 pp.(2021)·Zbl 1521.76894号
[37] 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
[38] Comte-Bellot,G。;Corrsin,S.,网格生成的“各向同性”湍流中全频带和窄带速度信号的简单欧拉时间相关性,《流体力学杂志》,48,273-337(1971)
[39] McGratan,K。;Hostikka,S。;麦克德莫特,R。;弗洛伊德·J。;Vanella,M.,《火灾动力学模拟器技术参考指南第2卷:验证》(2018年),NIST特别出版物1018-2
[40] https://github.com/firemodels/fds/tree/master/Verification/Turbulence。
[41] Pope,S.B.,《湍流》(2000),剑桥大学出版社·Zbl 0966.76002号
[42] O'Hern,T.J。;威克曼,E.J。;格特,A.L。;Tieszen,S.R。;Schefer,R.W.,湍流浮力氦羽流的实验研究,《流体力学杂志》,544143-171(2005)·兹比尔1154.76307
[43] Maragkos,G。;Merci,B.,《关于在火灾应用中使用动态湍流模型》,《燃烧火焰》,26,9-23(2020)
[44] McCaffrey,B.J.,《纯浮力扩散火焰:一些实验结果》,79-1910(1979),国家标准局,NBSIR
[45] E.A.布里苏埃拉。;Bilger,R.W.,《关于涡流破碎系数》,《燃烧火焰》,104,208-212(1996)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。