2014 1(14)

Вернуться в содержание

   Краткая аннотация

 

Страницы:

30 - 38

Язык:

RU

Библ.:

21


Скачать статью:

2014_1(14)_5.pdf

 

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ МЕТОДОМ LBE С УЧЕТОМ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА

Куперштох А.Л.1, Медведев Д.А.1,2, Грибанов И.И.1

1 Институт гидродинамики им.М.А.Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
2 Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия


Ссылка для цитирования:Citation:

Куперштох А.Л. Моделирование фазовых переходов методом LBE с учетом тепломассопереноса / А.Л. Куперштох, Д.А. Медведев, И.И. Грибанов // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. - Днепропетровск: НПВК "Триакон". - 2014. - Вып. 1(14). - С. 30 - 38.


Ключевые слова:Keywords:

метод решеточных уравнений Больцмана; фазовые переходы; уравнения состояния; динамика многофазных сред; поверхностное натяжение; тепломассоперенос; компьютерное моделирование; параллельные вычисления; графические процессоры


Аннотация:Abstracts:

Предложен новый способ учета переноса тепла для моделирования течений в среде с фазовыми переходами жидкость–пар методом решеточных уравнений Больцмана (Lattice Boltzmann Equation, LBE). При наличии границ раздела фаз необходимо рассматривать уравнение переноса энергии. Для этого вводится второй комплект функций распределения LBE в форме пассивного скаляра, описывающего перенос внутренней энергии. Для устранения паразитной диффузии энергии на границах раздела фаз с большим скачком плотности введены специальные “псевдосилы”, удерживающие пассивный скаляр от разлета. В уравнении энергии учитываются теплопроводность и работа сил давления. Для того, чтобы метод LBE остался методом сквозного счета границ раздела фаз, выделение и поглощение скрытой теплоты фазового перехода учитывается в уравнении энергии во внутренней области тонкого переходного слоя от жидкости к пару. Проведен ряд простых тестов, демонстрирующих все аспекты рассматриваемых процессов. Показано выполнение галилеевской инвариантности и подобия процессов теплопроводности. Метод имеет малую схемную диффузию внутренней энергии и может быть применен для моделирования широкого класса течений двухфазных сред с тепломассопереносом.


Литература:References:

  1. Chen S., Doolen G.D. Lattice Boltzmann method for fluid flow // Annu. Rev. Fluid Mech. - 1998. V. 30. P. 329-364.

  2. Aidun C.K., Clausen J.R. Lattice-Boltzmann Method for Complex Flows // Annu. Rev. Fluid Mech. 2010. V. 42. P. 439-472.

  3. Shan X., Chen H. Lattice Boltzmann model for simulating flows with multiple phases and components // Phys. Rev.E. 1993. V. 47, N 3. P. 1815-1819.

  4. Qian Y.H., Chen S. Finite size effect in lattice-BGK models // International Journal of Modern Physics C. 1997. Vol. 8, N 4. P. 763-771.

  5. Куперштох А.Л. Трехмерное моделирование двухфазных систем типа жидкость- пар методом решеточных уравнений Больцмана на GPU // Вычислительные методы и программирование. 2012. Т. 13. С. 130-138.

  6. Куперштох А.Л. Трехмерное моделирование методом LBE на гибридных GPU-кластерах распада бинарной смеси жидкого диэлектрика с растворенным газом на систему парогазовых каналов // Вычислительные методы и программирование. - 2012. - Т. 13. - С. 384-390.

  7. Kupershtokh, A.L. (2014). "Three-dimensional LBE simulations of a decay of liquid dielectrics with a solute gas into the system of gas-vapor channels under the action of strong electric fields", Computers and Mathematics with Applications, Vol. 67, No. 2, pp. 340-349.

  8. Alexander F.J., Chen S., and Sterling J.D. Lattice Boltzmann thermohydrodynamics // Phys. Rev.E. 1993. V. 47, N 4. P. R2249- R2252.

  9. Qian, Y.H. (1993). "Simulating thermohydrodynamics with lattice BGK models", Journal of Scientific Computing, Vol. 8, No. 3, pp. 231-242.

  10. Chen, Y., Ohashi, H. and Akiyama, M. (1994). "Thermal lattice Bhatnagar-Gross-Krook model without nonlinear deviations in macrodynamical equations", Phys. Rev. E, Vol. 50, No. 4, pp. 2776-2783.

  11. Zhang R., Chen H. Lattice Boltzmann method for simulations of liquid-vapor thermal flows // Phys. Rev.E. 2003. V. 67, N 6. P. 066711.

  12. Shan X. Simulation of Rayleigh-Bénard convection using a lattice Boltzmann method // Physical Review E. 1997. V. 55, N 3. P. 2780-2788.

  13. He X., Chen S. and Doolen G.D. (1998). "A novel thermal model for the lattice Boltzmann method in incompressible limit", Journal of Computational Physics, Vol. 146, No. 2, pp. 282-300.

  14. Guo, Z., Zheng, C., Shi, B. and Zhao, T.S. (2007). "Thermal lattice Boltzmann equation for low Mach number flows: Decoupling model", Phys. Rev. E, Vol. 75, No. 3, pp. 036704.

  15. Li, Q., He, Y.L., Wang, Y. and Tao, W.Q. (2007). "Coupled double-distribution-function lattice Boltzmann method for the compressible Navier - Stokes equations", Phys. Rev. E, Vol. 76, No. 5, pp. 056705.

  16. Куперштох А.Л. Учет действия объемных сил в решеточных уравнениях Больцмана // Вестник НГУ: Серия "Математика, механика и информатика". 2004. Т. 4, № 2. С. 75-96.

  17. Kupershtokh A.L. Criterion of numerical instability of liquid state in LBE simulations // Computers and Mathematics with Applications, 2010. V. 59, N 7. P. 2236-2245.

  18. Куперштох А.Л. Моделирование течений с границами раздела фаз жидкость-пар методом решеточных уравнений Больцмана // Вестник НГУ: Серия "Математика, механика и информатика". 2005. Т. 5, № 3. С. 29-42.

  19. Kupershtokh A.L., Medvedev D.A., Karpov D.I. On equations of state in a lattice Boltzmann method // Computers and Mathematics with Applications, 2009. Vol. 58, N 5. P. 965-974.

  20. Kupershtokh, A.L. (2011). "A lattice Boltzmann equation method for real fluids with the equation of state known in tabular form only in regions of liquid and vapor phases", Computers and Mathematics with Applications, Vol. 61, No. 12, pp. 3537-3548.

  21. Куперштох А.Л., Медведев Д.А., Грибанов И.И. Моделирование тепломассопереноса в среде с фазовыми переходами методом решеточных уравнений Больцмана // Вычислительные методы и программирование. - 2014. - Т. 15. - С. 317-328.

 

 
     

© НПВК "Триакон" 2009-2016