面向湍流同向泰勒气泡流的直接数值模拟
流体动力学
2020-10-09 v1 计算物理
摘要
本文提出一种用于湍流同向泰勒气泡流直接数值模拟（DNS）的策略。这是对文献[2]中所述工作的延续，其中给出了同向湍流泰勒气泡流的大涡模拟（LES）。观察到主要挑战之一是对泰勒气泡裙部行为及相关气泡脱落的物理准确预测。在 LES 结果中观察到泰勒气泡尾流中湍流脉动的低估。有人认为这与因 LES 网格分辨率不足以准确捕捉破碎和气泡形成而由气泡脱落引起的泰勒气泡空隙率损失的过高预测有关。为此，在当前工作中我们提出一种基于 Basilisk 代码并带局部自适应网格加密的同向湍流泰勒气泡流 DNS 方法，称为 RK-Basilisk。该策略在气泡界面附近允许非常高的网格分辨率，而其他地方网格可较粗。每个时间步，网格根据空隙率准则进行自适应。Basilisk 基于“八叉树”的底层数据结构允许更快的求解过程，因此与使用更通用的 OpenFOAM 代码进行的 LES 模拟相比，网格点数量大大增加。我们将结果与相同设置的实验数据以及同向 LES OpenFOAM 结果进行比较。同向条件下的湍流泰勒气泡流设置为低阶湍流模型开发和更通用两相流建模策略验证提供了条件。泰勒气泡流本身也与特定的两相流情形相关。当前工作推进了此类情形的模拟能力。
引用
@article{arxiv.2010.03866,
title = {Towards direct numerical simulation of turbulent co-current Taylor bubble flow},
author = {Edo M. A. Frederix and Jannes A. Hopman and Traianos Karageorgiou and Ed M. J. Komen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.03866},
year = {2020}
}