|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Исследование зон накопления частиц в нестационарных двухфазных потоках с помощью полного лагранжева методатезисы доклада
- Автор: Осипцов А.Н.
- Сборник: Тезисы докладов, представленные на XXIV Международную конференцию «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность». Ответственные редакторы – Н.В.Никитин, Н.В. Попеленская
- Тезисы
- Год издания: 2020
- Место издания: Издательство Московского Университета Москва
- Первая страница: 77
- Последняя страница: 77
- Аннотация: Течения разреженных двухфазных потоков типа «газ – инерционные частицы», как правило, описываются в рамках двухконтинуального подхода, при этом среда частиц моделируется континуумом, лишенным собственных напряжений. Такой континуум является чрезвычайно «сжимаемым», более того, в дисперсной среде возможно возникновение зон пересекающихся траекторий частиц, на границах которых возникают «каустики» - огибающие траекторий. Вблизи каустик, а также точек «сборки» континуума частиц происходит резкое возрастание числовой концентрации частиц. Данные особенности делают невозможным использование стандартных эйлеровых подходов для описания среды инерционных частиц. Альтернативой является полный лагранжев метод, предложенный автором ранее (см., например, [1]). В докладе представлены некоторые результаты, связанные с развитием методов моделирования структуры локальных зон накопления инерционной дисперсной фазы в запыленных потоках. Основное внимание уделено трем направлениям моделирования нестационарных и турбулентных двухфазных течений. Первое направление связано с разработкой бессеточного метода численного моделирования нестационарных газодисперсных течений, основанного на комбинации метода вязких дискретных вихрей для несущей фазы и полного лагранжева метода для дисперсной фазы. Такой подход позволяет свести задачу расчета двумерных (плоских или осесиметричных) газодисперсных вихревых речений с вязкой несущей фазой к системам обыкновенных дифференциальных уравнений для вихревых доменов, координат пробных частиц и компонент якобиана перехода от эйлеровых к лагранжевым переменным в уравнениях движения частиц. Возможности данного подхода проиллюстрированы несколькими примерами расчета неоднородного распределения концентрации дисперсной фазы в импульсных двухфазных струях и вихревых кольцах [2]. Второе направление связано с развитием комбинированного эйлерово–лагранжева подхода для расчета зон предпочтительной аккумуляции частиц в однородных турбулентных полях. Несущая фаза моделируется с использованием метода крупных вихрей, а для среды частиц выводится лагранжев аналог уравнения конвективной диффузии, позволяющий рассчитывать концентрацию частиц в областях пересекающихся траекторий с учетом турбулентной диффузии частиц за счет мелкомасштабных пульсаций скорости несущей фазы. Данный подход проиллюстрирован расчетами сингулярных полей концентрации для ряда модельных пульсирующих одномерных течений и для трехмерного поля однородной турбулентности. Проведено сравнение развитого обобщенного эйлерово–лагранжева подхода с прямыми расчетами турбулентных полей несущей фазы и динамики большого числа пробных частиц [3]. Третье направление связано с проверкой гипотезы [4] о связи локальных зон накопления инерционных частиц в однородных турбулентных потоках с положениями точек нулевого ускорения несущей фазы. Для простых гармонических моделей поведения скорости несущей фазы в окрестности точек нулевого ускорения проведены расчеты локального распределения концентрации и найдены условия, когда такие точки могут быть точками «притяжения» дисперсной фазы. Работа выполнена по госбюджетному плану МГУ при частичной поддержке гранта РФФИ № 20-01- 00103. ЛИТЕРАТУРА 1. Osiptsov A.N. Lagrangian modeling of dust admixture in gas flows // Astrophys. Space Sci. 2000. V. 274. № 1–2. Р. 377–386. 2. Лебедева Н.А., Осипцов А.Н. Комбинированный лагранжев метод для моделирования осесимметричных вихревых газодисперсных течений // Изв. РАН. МЖГ. 2016 № 5. С. 72–85. 3. Papoutsakis A., Rybdylova O.D., Osiptsov A.N., et al. Modelling of the evolution of a droplet cloud in a turbulent flow // Intern. J. Multiphase Flow. 2018. V. 104. Р. 233–257. 4. Chen L., Goto S., Vassilicos J.C. Turbulent clustering of stagnation points and inertial particles // J. Fluid Mech. 2006. V. 553. Р. 143–154
- Добавил в систему: Осипцов Александр Николаевич