مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

حل عددی مدل‌های دوسیالی تراکم‌پذیر هم‌دما با استفاده از روش‌های بقایی در امتداد مسیر مرکزی

نویسندگان
1 دانشیار گروه مهندسی مکانیک دانشگاه شهید چمران اهواز
2 دانشجوی دکترا/ گروه مهندسی مکانیک دانشگاه شهید چمران اهواز
3 استاد مدعو گروه مهندسی مکانیک دانشگاه شهید چمران اهواز
چکیده
چکیده- دقیق ترین و پیچیده ترین مدل های موجود برای تحلیل جریان های دوفازی، مدل های دوسیالی می باشند. برای جریان های دوفازی هم دمای تراکم پذیر، دو مدل تک فشاری و دو فشاری موجود می باشد. علی رغم قابلیت بالای این مدل ها در تحلیل جریان، به دلیل حضور عبارات غیربقایی در معادلات مومنتم فازها نمی توان آن ها را در قالب بقایی بیان کرد. بنابراین، شرط کلاسیک رنکین-هوگونیوت در محل ناپیوستگی های میدان جریان، برای این گونه معادلات قابل اعمال نیست و اعمال روشهای عددی کلاسیک برای حل این معادلات غالبا با مشکل مواجه بوده است. در مقاله حاضر برای غلبه بر این مشکل، از شیوه جدید انتگرال گیری در امتداد مسیر استفاده شده است. در این شیوه می توان شرط عمومی رنکین-هوگونیوت را در امتداد مسیر واصل میان حالت های سمت چپ و راست ناپیوستگی اعمال کرد. پس از ارائه شکل بقایی در امتداد مسیر روش های عددی مرکزی لکس-فردریکس، لکس-وندروف و روزانوف، مساله شیر آب و لوله ضربه با سرعت نسبی بزرگ با استفاده از این روش ها حل شده اند و با بکارگیری شبکه های مختلف، استقلال حل از شبکه حاصل گردید. مقایسه نتایج برای شیر آب نشان می دهد که تطابق خوبی با حل تحلیلی وجود دارد و نتایج برای لوله ضربه نیز نشان دهنده توانایی بالای روش بکار رفته برای تسخیر ناپیوستگی های میدان جریان در مسائل دوفازی است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical solution of compressible, isothermal two-fluid models using path-conservative central schemes

نویسندگان English

Ebrahim Hajidavalloo 1
Younes Shekari 2
Vahid Shokri 3
Morteza Behbahani-Nejad 1
2 PhD candidate, Shahid Chamran University of Ahvaz,
3 Shahid Chamran University of Ahvaz
چکیده English

Abstract-Two-fluid models are the most accurate and complex models for analysis of two-phase flows. There are two different two-fluid models for analyzing compressible isothermal two-phase flows which are Single Pressure Model (SPM) and Two-Pressure Model (TPM). In spite of capabilities of these models in capturing two-phase flow behavior, it is not possible to express them in conservative form due to existence of non-conservative term in momentum equation of phases. Therefore, the classical Rankine-Hugoniot condition across discontinuities in the flow filed is not applicable for these equations and there would be difficulty in using classical numerical methods for solving these equations. In this paper a new path-conservative method is used to overcome this difficulty. In this method, one can apply general Rankine-Hugoniot condition along a path connecting left and right states of the discontinuity. After expressing path-conservative form of the employed central numerical methods which are Lax-Fridriches, Lax-Wendroff and Rusanove, water faucet and large relative velocity shock tube problems are solved by using these schemes. Grid independence was achieved using different grid sizes. For water faucet problem, comparison of numerical results with analytical solution show good agreement and for shock tube problem, the results indicate that this method is highly capable in capturing discontinuities in two-phase flow.

کلیدواژه‌ها English

Two phase flow
two-pressure model
single pressure model
path-conservative
central methods