含空化的两相流 DNS 与 LES 研究

Stefan Hickel

含空化的两相流 DNS 与 LES 研究

流体动力学 2014-02-14 v1 计算物理

作者: Stefan Hickel

摘要

本文报告了在涉及流体液 - 气态相变的可压缩两相流物理与数值建模方面的最新进展。我们在微观尺度上采用锐界面数值模型，通过高分辨率模拟 (DNS) 研究了空化气泡的高速动力学。所采用的蒸发/冷凝模型的基本假设是：相变发生在热非平衡状态下，且其相关时间尺度大于波动动力学的时间尺度。我们讨论了三种不同气泡 - 壁面配置下，靠近固体壁面的球形蒸汽泡溃灭的结果。此类数值研究的主要挑战在于，准确复现整个溃灭过程中液 - 汽界面的动力学行为，包括可压缩性对两相均起决定性作用的后期阶段的高速动力学。对于涉及包含数百万个蒸汽泡的空化云团且具有广泛时空尺度的湍流等现实世界技术应用而言，直接解析界面的模拟是不可行的。为此，我们开发了一种用于含空化湍流两相流的大涡模拟 (LES) 粗粒化模型。在 LES 中，蒸汽泡构成亚网格尺度，必须对其进行相应建模。在网格尺度上，我们求解液汽均匀混合物的可压缩 Navier-Stokes 方程。为了推导合适的状态方程，我们假设相变的特征时间尺度远小于数值时间步长，且相变是等熵的并在饱和压力下处于力学平衡状态。该宏观模型被应用于实际技术问题及更通用的流动，以研究湍流与空化之间的相互作用。

关键词

两相流空化直接数值模拟大涡模拟相变可压缩流锐界面模型

引用

@article{arxiv.1402.3105,
  title  = {DNS and LES of two-phase flows with cavitation},
  author = {Stefan Hickel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1402.3105},
  year   = {2014}
}

备注

Keynote Lecture ERCOFTAC Workshop DLES 9, April 3-5, 2013, Dresden, Germany. to appear in Direct and Large-Eddy Simulation IX, Springer

含空化的两相流 DNS 与 LES 研究

摘要

关键词

引用

备注

相关论文