مقايسه اثر مدل هيدروديناميكي و مدل هيدرواستاتيكي براي ترم تصحيح فشارموجود در مدل دوسيالي در مدل سازي جريان هاي دوفازي گاز-مايع

Comparison of the effect of hydrodynamic and hydrostatic models for Pressure correction term in two-fluid model in modeling gas-liquid two-phase flows

در اين مقاله يك مطالعه عددي با استفاده از مدل دو سيالي براي مقايسه اثر مدل هيدرو ديناميكي و هيدرو استاتيكي براي ترم تصحيح فشار موجود در مدل دو سيالي جهت ارائه مدل دقيق تر انجام شده است. مدل دو سيالي توسط حل گر ريمني تقريبي گدونفي حل شده است. مدل دو سيالي يك بار با استفاده از ترم تصحيح فشار هيدرواستاتيك و يك بار توسط ترم تصحيح فشار هيدرو ديناميك براي چهار مسأله نمونه، شير آب، جدايش آب و هوا، لوله شاك سرعت نسبي بزرگ و لوله شاك تامي اعمال شده است. با در نظر گرفتن ترم تصحيح فشار هيدرو استاتيك براي هندسه قائم، اين ترم حذف مي شود، مدل دو سيالي در اين هندسه هيچگاه هايپربوليك نمي شود. بنابراين ترم تصحيح فشار هيدرو استاتيكي نمي تواند به صورت يك ترم پايدار كننده عمل كند. همچنين ترم تصحيح فشار هيدرواستاتيك در لوله هاي افقي براي شرايط اتمسفريك جوابهاي بهتري نسبت به ترم تصحيح فشار هيدرو ديناميك ارائه مي كند. اما در شرايط غيره اتمسفريك، ترم تصحيح فشار هيدرو ديناميكي جوابهاي بهتري را ارائه مي كند. بنابراين براي انتخاب ترم تصحيح فشار مناسب براي مدل دو سيالي بايد هندسه ( قائم يا افقي) و شرايط جريان(اتمسفريك يا تحت فشار) در نظر گرفته شود و ترم تصحيح فشار هيدرو ديناميك در سيستم معادلات دو سيالي، در محدود وسيع تري نسبت به ترم تصحيح فشار هيدرواستاتيك هايپربوليك مي باشد.

This paper presents a numerical study using two-fluid model in order to compare the effect of hydrodynamic and hydrostatic models for pressure correction term in two-fluid model in modeling gasliquid two-phase flows to provide a more accurate model. Two-fluid model is solved by Godunov Approximate Riemann Solver. The two-fluid model is applied using both hydrodynamic pressure correction term and hydrostatic pressure correction term for four sample examples including Water Faucet Case, Water-Air Separation Case, Toumi’s Shock Tube Case, and Large Relative Velocity Shock Tube Case. Hydrostatic pressure correction term is neglected for vertical geometry, therefore, in this geometry; two-fluid model cannot be hyperbolic. Thus, hydrostatic pressure correction term is not a stabilizing term. Also, in horizontal pipe and for atmospheric conditions, hydrostatic pressure correction term presents better results than hydrodynamic pressure correction term. But, in non-atmospheric conditions, hydrodynamic pressure correction term presents better results. Therefore, in order to select a suitable pressure correction term for two-fluid model, we consider geometry (vertical or horizontal) and flow conditions (atmospheric or under-pressure). Also, hydrodynamic pressure correction term in twofluid equations system is hyperbolic in a broader range than hydrostatic pressure correction term.