Тестирование различных методов моделирования внутренних течений несжимаемой жидкости
Аннотация
Математическое моделирование течения в гидравлических элементах относится к отдельному классу задач внутреннего течения несжимаемой жидкости и имеет большую практическую значимость, в том числе при проектировании новых гидроагрегатов. Целью данной работы является обзор, тестирование и сравнение различных возможных численных методов расчета: метода контрольного объема, метода частиц в контрольных объемах и метода решёточных уравнений Больцмана на простых примерах внутреннего течения жидкости. В качестве тестовых задач были выбраны трубы круглого сечения различной формы: постоянного сечения, с внезапным расширением сечения, с внезапным сужением сечения и колено. Проводилось сравнение полей скоростей и давлений, точности решения и времени, затраченного на вычисления различными методами.
Ключевые слова
Список литературы
1. . Castilla R., Alemany I., Algar A., Gamez-Montero P.J., Roquet P., Codina E. Pressure-Drop Coefficients for Cushioning System of Hydraulic Cylinder With Grooved Piston: A Computational Fluid Dynamic Simulation. Energies, vol. 10, no. 11, 2016.
2. . Fries C., Manhartsgruber B. A moving piston boundary condition including gap flow in OpenFOAM. Wseas Transactions on Fluid Mechanics, vol. 10, 2015, pp.95-104.
3. . Мельникова В.Г., Коцур О.С., Щеглов Г.А. Особенности построения расчетной схемы для моделирования динамики стабилизатора расхода в пакете OpenFOAM. Труды ИСП РАН, том 29, вып. 1, 2017 г., стр. 53–70. DOI:10.15514/ISPRAS-2017-29(1)-4.
4. . Степанченко Т.Е. Моделирование процессов движения жидкости в трубопроводе в пакете COMSOL 3.5 Multiphysics. Труды VIII Всероссийской научно-практическая конференция «Технологии Microsoft в теории и практике программирования», 2012, стр. 62-65.
5. . Гобыш А.В. Моделирование внутренних течений вязкой несжимаемой жидкости методом конечных элементов с использованием противопотоковых схем. Автореф. дис. канд. ф-м. наук, Ин-т вычисл. технологий СО РАН, Новосибирск, 2007. 17 стр.
6. . Mutabaruka P., Kamrin Ken A simulation technique for slurries interacting with moving parts and deformable solids with applications. Computational Particle Mechanics, vol. 5, issue 2, 2018, pp. 239–267. DOI: 10.1007/s40571-017-0166-3.
7. . Manhartsgruber B. The Lattice Bolzmann Method used for fluid flow modeling in hydraulic components. In Proc. of the 15th Scandinavian International Conference on Fluid Power, Sweden, 2017.
8. . J.M. Gimenez, H. Aguerre, N.M. Nigro, S. Idelson. PFEM based solvers implemented in the OpenFOAM suite. In Proc. of the V International Conference on Particle-Based Methods (PARTICLES 2017), Hanover. Germany. 2017.
9. . Nourgaliev R.R., Dinh T.N., Theofanous T.G., Joseph D. The lattice Boltzmann equation method: theoretical interpretation, numerics and implications. International Journal of Multiphase Flow, vol. 29, issue 1, 2003, pp. 117−169.
10. . Chen S., Doolen G.D. Lattice Boltzmann method for fluid flows. Annual Review of Fluid Mechanics, vol. 30, 1998, pp. 329–364.
11. . Succi S. The Lattice Boltzmann Equation for Fluid Dynamics and Beyond. Oxford University Press, 2001, 288 p.
12. . B. Fornberg, T.A. Driscoll, G. Wright, R. Charles. Observations on the Behavior of Radial Basis Function Approximations Near Boundaries. Computers and Mathematics with Applications. vol. 43, issues 3-5, 2002, pp. 473-490.
13. . Moukalled F., Mangani L., Darwish M. The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics. An Advanced Introduction with OpenFOAM and Matlab. Fluid Mechanics and Its Applications, vol. 113, Springer. 2015.
14. . Ламб Г. Гидродинамика. М., Л., ОГИЗ Гостехиздат, 1947, 928 стр.
Рецензия
Для цитирования:
Мельникова В.Г. Тестирование различных методов моделирования внутренних течений несжимаемой жидкости. Труды Института системного программирования РАН. 2018;30(6):315-328. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2018-30(6)-18
For citation:
Melnikova V.G. Testing different numerical methods opportunities for internal flows simulation. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2018;30(6):315-328. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2018-30(6)-18
Послать статью по эл. почте 