从稀疏到稠密固粒极限的气-粒两相流统一气体动理学波-粒子方法
流体动力学
2022-02-23 v1 计算物理
摘要
本文提出一个适用于固粒浓度从稀疏到稠密极限宽范围变化的颗粒两相流统一框架。两相流由两种耦合流求解器模拟,即用于气相的气体动理学格式(GKS)与用于颗粒相的统一气体动理学波-粒子方法(UGKWP)。GKS 是连续流的二阶 Navier-Stokes 流求解器。UGKWP 是适用于所有流态的多尺度方法。UGKWP 中的波与粒子分解依赖于网格的克努森数(Kn)。在较小 Kn 数下,高浓度固粒相因密集的粒-粒碰撞由欧拉流体力学波建模。在较大 Kn 数下,稀疏固粒通过拉格朗日粒子公式采样并追踪以捕捉非平衡输运。在过渡区,UGKWP 中粒子与波的分布和演化由局部 Kn 数控制,并在上述极限间平滑过渡。在当前格式中,两相模型在以下各方面改进了先前模型:针对不同固粒浓度的阻力模型;高固粒浓度下粒间接触中的摩擦压力;避免固粒过堆积的通量限制模型;气相的附加非守恒喷管和工作项。此外,通过碰撞项与数值通量函数的离散,对稠密粒流的粒间碰撞进行了数值细化。该数值格式在一系列典型气-粒问题中进行了测试。结果验证了所提方法对气-粒流的准确性与可靠性。
引用
@article{arxiv.2112.01829,
title = {Unified gas-kinetic wave-particle method for gas-particle two phase flow from dilute to dense solid-particle limit},
author = {Xiaojian Yang and Wei Shyy and Kun Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.01829},
year = {2022}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2107.05075