شبيه‌سازي عددي جريان‌هاي دوفازي با استفاده از مدل شار رانشي و روش مرتبه‌بالاي DG-ADER

Numerical simulation of two-phase flows, using drift flux model and DG-ADER scheme

در تحقيق حاضر روش مرتبه بالاي DG-ADER براي حل عددي معادلات حاكم بر مدل دوفازي شار رانشي بكار گرفته ميشود. مدل شار رانشي براي تشريح جريانهاي دوفازي كه برهمكنش قوي دارند مدلي بسيار مناسب است. معادلات حاكم بر اين مدل شامل سه معادله ديفرانسيلي است. اين معادلات شامل دو معادله پيوستگي براي هر يك از فازها و يك معادله مومنتم براي مخلوط مي‌باشند. در اين مدل از يك رابطه جبري نيز براي ارتباط دادن سرعت فازها استفاده مي‌شود. دستگاه معادلات حاكم با استفاده از روش عددي مرتبه بالاي DG-ADER كه روشي نوين براي دستيابي به دقتهاي بالاست حل و نتايج به دست آمده با نتايج ارايه شده توسط ساير محققين مقايسه ميشوند. روش DG-ADER يك روش غيرخطي است كه در آن بازسازي اطلاعات با استفاده از روش وينو و پيمايش زماني با استفاده از روش گالركين ناپيوسته صورت مي‌گيرد. دو لوله ضربه و يك مساله انبساط خالص توسط اين روش حل شده است. نتايج اين تحقيق نشان ميدهد كه با استفاده از روش بكار رفته ميتوان مسايل جريان دوفازي را با دقت بسيار خوب، حتي بر روي شبكه هاي درشت حل نمود. نقطه ضعف اين روش بروز نوسانات عددي با دامنه بسيار محدود در محل موجهاي ضربهاي است.

In the present research, the high-order DG-ADER method is used to solve governing equations of two-phase drift flux model. The drift flux model is suitable for studying two-phase flows where the phases are strongly coupled. This model is composed of three differential equations including two continuity equations for two phases and a mixture momentum equation. The mixture model also uses an algebraic relation to link the velocity of the phases. The high-order DG-ADER numerical method, which is a new scheme to obtain high order accuracy of results, is used to solve the governing equations. The DG-ADER is a nonlinear method in which the reconstruction process is performed using WENO method and the time evolution part is achieved by discontinuous Galerkine approach. The results are compared with those reported by other researchers. Three problems including two two-phase shock tubes and a pure rarefaction test problem are solved using this method. The results show that DG-ADER method can solve the two-phase flow problems with a very good accuracy even on a coarse grid. The drawback of this method is presenting numerical fluctuations with limited domain at the position of shock waves.