مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

حل عددی معادله جریان و انتقال جرم در محیط متخلخل با استفاده از روش گالرکین ناپیوسته

نویسندگان
1 دانشگاه شهید چمران اهواز
2 دانشگاه شهید چمران اهواز - دانشکده مهندسی
3 استاد دانشگاه بین المللی امام خمینی
چکیده
در این تحقیق به بررسی و ارزیابی روش های گالرکین ناپیوسته در شبیه سازی معادله انتقال جرم و جریان پرداخته شده است. برای این منظور معادلات غیر خطی حاکم بر جریان و انتقال جرم در یک محیط متخلخل اشباع با استفاده از چند روش گالرکین ناپیوسته منقطع سازی گردید و از روش ضمنی برای منقطع سازی زمانی استفاده شد. در اینجا هر دو نوع شرط مرزی دیریشله و کوشی برای معادله انتقال جرم اعمال شد. بمنظور جلوگیری از خطای ناشی از ناسازگاری روش های بکار گرفته شده در منقطع سازی معادله جریان و معادله انتقال جرم، تنها از ترکیب های سازگار استفاده گردید. پس از منقطع سازی، روش پیکارد اصلاح شده برای خطی سازی معادلات جبری حاصله بکار گرفته شد که برای از بین بردن نوسانات غیرفیزیکی در حل عددی از محدود کننده شیب استفاد شد. برای تقریب سرعت هماهنگ، روش فرالکوویچ-نابنر بکار گرفته شد. بمنظور ارزیابی و صحت سنجی مدل از سه مسئله بهره گرفته شد که نتایج حاصل حاکی از دقت بسیار مناسب و پخش عددی کم مدل دارد. همچنین با استفاده از یک مسئله سیال ساکن، اهمیت تقریب سرعت هماهنگ نشان داده شد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Solution of coupled Flow and Mass Transport equations in porous medium Using Discontinuous Galerkin Method

نویسندگان English

Ali Raeisi 1
Hamid Reza Ghafouri 2
Davood Rostamy 3
چکیده English

The present paper aims to evaluate a class of discontinuous Galerkin methods for modeling of coupled flow and mass transport equations in porous medium. Various combinations of primal discontinuous Galerkin methods were used for discretization of the coupled nonlinear system of flow and mass transport equations in a saturated porous medium and a fully implicit backward Euler scheme was applied for temporal discretization. The primal DGs have been developed successfully for density-dependent flows by applying both Cauchy and Dirichlet boundary conditions to the mass transport equation. To avoid the errors arising from non-compatible selection of DG methods for flow and mass transport equations, only compatible combinations were applied. To linearize the resulting nonlinear systems, Picard iterative technique was applied and a slope limiter was used to eliminate the nonphysical oscillations appeared in solution. For the purpose of consistent velocity approximation, Frolkovic-Knabner method was used. Three benchmark problems were simulated for validation and verification of the numerical code, which the results from the simulations show a good accuracy and low numerical dispersion for the model. Finally, to highlight the significance of consistent velocity approximation, a hydrostatic test problem was prepared.

کلیدواژه‌ها English

Discontinuous Galerkin
Locally conservative
Consistent velocity approximation
Compatible algorithms
Slope limiter