自由流过多孔介质的耦合模型降阶:一种混合维度孔隙网络模型方法
计算物理
2019-08-07 v1 流体动力学
摘要
通过完全解析的 Navier-Stokes 方程对邻近多孔介质的自由流耦合系统进行建模受到巨大计算成本的限制,因此仅对相对较小的域可行。模型降阶允许在保持可接受精度水平的同时降低模型的复杂度。从完全解析的三维数值模型出发(该模型与先前研究(Terzis 等人,2019)获得的高分辨率 micro-PIV 实验数据进行了比较),我们执行了双重模型降阶:首先,一个包含壁面摩擦项的准三维模型被成功地与完全解析模型进行比较。其次,我们采用孔隙网络模型来处理域的多孔部分,并将其与仍解析域自由流部分的准三维模型耦合(Weishaupt 等人,2019)。我们在此扩展了该耦合方法,以包含与自由流域相交的孔隙喉处的滑移速度。所提方法简单、准确且不会带来额外的运行时间开销。耦合模型与其他两种模型概念的偏差小于 10%。三维模型需要数小时的运行时间,而准三维和耦合模型分别仅需十一和五分钟,这凸显了模型降阶的优势。
引用
@article{arxiv.1908.01771,
title = {Model reduction for coupled free flow over porous media: a hybrid dimensional pore network model approach},
author = {Kilian Weishaupt and Alexandros Terzis and Ioannis Zarikos and Guang Yang and Matthijs de Winter and Rainer Helmig},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.01771},
year = {2019}
}