مقايسه روش هاي كاهش جريان پارازيتي در شبيه سازي جريان دوفازي با روش حجم سيال

Comparison of Parasite Current Reduction Methods in Simulation of Two Phase Flow with VOF

جريان پارازيتي از مشكلات شبيه سازي جريان دوفاز با روش حجم سيال است. اين جريان غيرفيزيكي باعث خطا در شبيه سازي فصل مشترك دوفاز و تغيير شكل هاي ناخواسته ي فصل مشترك مي گردد. براي كاهش جريان پارازيتي راهكارهاي متفاوتي ارايه شده است. در مطالعه ي حاضر، كاهش جريان پارازيتي با استفاده از دو راهكار: 1- تركيب روش حجم سيال با روش سطوح هم تراز (s-CLSVOF) و 2- بكارگيري فيلترها مورد بررسي قرار مي گيرد. در اين مطالعه سه فيلتر به حلگر اينترفوم از بسته ي متن باز اپن فوم افزوده مي شود. اين سه فيلتر به ترتيب به هموارسازي تابع رنگ، هموارسازي تابع انحناي سطح و فشرده سازي تابع رنگ اقدام مي كند. براي بررسي عملكرد اين دو راهكار، مسيله ي حباب ساكن شبيه سازي شده است. در مطالعه ي حاضر ابتدا به تاثير عددي هر فيلتر بر روي جريان پارازيتي پرداخته شده است و سپس عملكرد تركيب بهينه ي فيلترها با حلگر اينترفوم و روش تركيبي s-CLSVOF مورد سنجش قرار مي گيرد. با استفاده از فيلترها شدت جريان پارازيتي حداقل 50% نسبت به حلگر اينترفوم كاهش يافته است. همچنين مقايسه ي نتايج تخمين پرش فشار از حلگرهاي حاضر (روش تركيبي s-CLSVOFو فيلترها) با حلگر اينترفوم و حل تحليلي يانگ-لاپلاس حاكي از بهبود محاسبه ي پرش فشار تا 400% در حلگرهاي حاضر است. نتايج اين مطالعه نشان مي دهد كه فيلترها نسبت به روش s-CLSVOF عملكرد بهتري در كاهش جريان پارازيتي دارند و جايگزين مناسبي براي روش هاي تركيبي هستند.

One of the obstacles in simulation of two phase flow is parasite currents. These currents cause unphysical distortion at interface which impairs interface capturing and numerical results. In the present study, two methods (using Filter and s-CLSVOF) are implemented in OpenFOAM two phase flow solver called interFoam to reduce parasite current. Three filters are added to color function volume of fluid (CF-VOF) method. These filters reduce parasite current in different ways, one smoothes color function, one smoothes curvature and the other one compresses the interface. The original and the modified solvers are tested with a quiescent bubble bench mark to investigate the effect of each filter on parasite currents. Then, the optimum arrangement of filters is compared with s-CLSVOF method and interFoam. Present study shows parasite current magnitude can be reduced at least up to 50% in the modified solvers. Also, the comparison of pressure jump from numerical results and analytical result with Young-Laplace equation shows modified solvers can predict pressure jump better than original solver. The pressure jump error is reduced up to 400% in the modified solvers. The present study also shows filters have better performance than s-CLSVOF method and can be considered as a suitable alternative for coupled methods.