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包含相变的滴状湍流通道流的低马赫数算法。 (英语) Zbl 1349.76104号

摘要:在这项研究中,我们提出了一种新的数值算法,用于低马赫数下具有相变的液滴湍流通道流。载气被视为可压缩流。为了避免在低马赫数下因显式时间步长的稳定性要求而产生的非常小的时间步长,我们提出了一种新的半显式时间积分方法,应用于低马赫数可压缩流动方程。我们对控制方程组的马赫数的幂进行了摄动分析。将压力分解为空间相关部分和水动力部分,可以对低马赫数下的可压缩流动应用特殊的基于压力的时间积分算法。新数值方法的一个重要特点是最大允许时间步长与马赫数无关。在本研究中,我们通过将新方法与一般马赫数下可压缩流动的完全显式代码进行比较,验证了新方法的有效性,表明所有相关量都很符合。由于新算法忽略了马赫数中的高阶项,导致两种代码的结果相差马赫数的平方。马赫数0.05的特定低值的相对差异约为两相瞬时量和平均量的1%。我们还通过比较用两个代码模拟一个时间单位所需的计算时间来量化新算法的效率。

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76层50 湍流中的压缩效应
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Barigou,M。;曼卡德,S。;傅兰雅,P.J.,《固液两相食物流中的传热》。仪器化学。工程,76,3-29(1998)
[2] Mashayek,F.,低马赫数均匀剪切两相流中的液滴-湍流相互作用,《流体力学杂志》。,367, 163-203 (1998) ·Zbl 0924.76108号
[3] 米勒,R.S。;Bellan,J.,带蒸发碳氢颗粒流的受限三维气体混合层的直接数值模拟,J.流体力学。,384, 293-338 (1998) ·Zbl 0980.76092号
[4] E.马西。;西莫宁,O。;Bèdat,B.,《蒸发液滴与湍流相互作用的介观欧拉方法》,《流动湍流》。库布斯特。,86, 563-583 (2010) ·Zbl 1432.76115号
[5] Pope,St.B.,《湍流》(2000),剑桥大学出版社·Zbl 0966.76002号
[6] Kim,J。;梅因,P。;Moser,R.,低雷诺数下充分发展的通道流中的湍流统计,J.流体力学。,177133-166(1987年)·Zbl 0616.76071号
[7] 鲁索,E。;Kuerten,J.G.M。;范德盖尔德,C.W.M。;Geurts,B.J.,湍流通道中的水滴凝结和蒸发,《流体力学杂志》。,749, 666-700 (2014)
[8] 贝尔,J.B。;Day,M.S。;伦德曼,C.A。;伍斯利,S.E。;Zingale,M.A.,核火焰微物理的自适应低马赫数模拟,J.Compute。物理。,195, 677-694 (2004) ·兹比尔1115.85302
[9] 莫顿,K.W。;Mayers,D.,偏微分方程的数值解(2005),剑桥大学出版社·Zbl 1126.65077号
[10] Bukhvostova,A。;Russo,E。;Kuerten,J.G.M。;Geurts,B.J.,可压缩和不可压缩湍流滴状加热通道流动与相变的DNS比较,国际J.Multiph。流量,63,68-81(2014)
[11] 滚筒,S。;Munz,C.D.,基于多尺度渐近的低马赫数方案,计算。视觉。科学。,3, 1/2, 85-91 (2000) ·Zbl 1060.76630号
[12] Turkel,E.,求解不可压缩和低速可压缩方程的预处理方法,J.Compute。物理。,72, 277-298 (1987) ·Zbl 0633.76069号
[13] Müller,B.,Navier-Stokes方程的低马赫数渐近性,J.Eng.Math。,34, 97-109 (1998) ·Zbl 0924.76095号
[14] Lessani,B.,湍流的大涡模拟。低马赫数和粒子流的应用(2003),布鲁塞尔Vrije大学,博士论文
[15] Fletcher,C.A.J.,《流体动力学计算技术》(1988),斯普林格·弗拉格:斯普林格尔·弗拉格柏林,海德堡·Zbl 0706.76001号
[16] 卡基,K。;Patankar,S.V.,任意配置下所有速度下粘性流的基于压力的计算程序,AIAA J.,27,9,1167-1174(1989)
[17] Vreman,A.W。;巴斯蒂安,R.J.M。;Geurts,B.J.,《预混湍流燃烧的相似子网格模型》,《流动湍流》。库布斯特。,82, 233-248 (2009) ·Zbl 1419.76381号
[18] Zank,G.P。;马修斯,W.H.,《几乎不可压缩流体的方程I.流体动力学、湍流和波》,物理学。流体A,369-82(1991)·兹比尔0718.76049
[19] Klein,R.,基于低马赫数渐近性的Godunov型格式的半隐式推广,I:一维流,J.Compute。物理。,121213-237(1995年)·Zbl 0842.76053号
[20] Boger,M。;Jaegle,F。;Klein,R。;Munz,C.-D.,《模拟可压缩两相流的基于压力的数值方法》,(第十二届液体雾化和喷雾系统三年期国际会议论文集。第十二届三年期液体雾化和喷射系统国际会议论文集中,德国海德堡(2012年9月))
[21] Ristorcelli,J.R.,Lighthill声学类比中源项压缩性的闭包(1997),20页
[22] 马奇奥利,C。;索尔达蒂,A。;库尔滕,J.G.M。;阿肯,B。;塔尼埃,A。;戈登索夫,G。;Squires,K.D。;卡内瓦蒂,M.F。;Portela,L.M.,《壁湍流直接数值模拟中的颗粒弥散统计:国际合作基准测试结果》,国际J.Multiph。流量,34,9,879-893(2008)
[23] Elghobashi,S.,《关于预测无颗粒湍流》,应用。科学。研究,52,309-329(1994)
[24] Anderson,J.D.,《空气动力学基础》,McGraw-Hill Ser。(2007)
[25] Spalart,P.R。;莫瑟,R.D。;Rogers,M.M.,具有一个无限方向和两个周期方向的Navier-Stokes方程的谱方法,J.Compute。物理。,96, 297-324 (1991) ·Zbl 0726.76074号
[26] Vreman,A.W。;Kuerten,J.G.M.,《湍流河道水流直接数值模拟数据库的比较》{回复}_\tau=180\),物理。流体,26,015102(2014)
[27] 米勒,B。;Rizzi,A.,《圆形前缘三角翼跨音速涡的Navier-Stokes计算》(1987),AIAA-87-1227
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