Impliziter DG-Löser für inkompressible Zweiphasenströmungen mit künstlicher Kompressibilitätsformulierung

Core Concepts

Eine implizite Diskontinuierliche Galerkin (DG)-Diskretisierung für inkompressible Zweiphasenströmungen unter Verwendung einer künstlichen Kompressibilitätsformulierung wird vorgeschlagen.

Abstract

Der Artikel präsentiert einen impliziten DG-Löser für inkompressible Zweiphasenströmungen unter Verwendung einer künstlichen Kompressibilitätsformulierung. Kernpunkte: Verwendung der konservativen Level-Set-Methode (CLS) in Kombination mit einem Reinitialisierungsverfahren, um die bewegte Grenzfläche zu erfassen Projektionsverfahren basierend auf der L-stabilen TR-BDF2-Methode für die Zeitdiskretisierung der Navier-Stokes-Gleichungen und der Level-Set-Methode Adaptive Gitterverfeinerung (AMR) zur Verbesserung der Auflösung in der Nähe der Grenzfläche zwischen den beiden Fluiden Analyse des Einflusses verschiedener Viskositätsmischungsmodelle bei großen Deformationen der Grenzfläche

Stats

Die Autoren verwenden folgende wichtige Kennzahlen: Reynoldszahl Re Froudezahl Fr Weberzahl We Machzahl M

Quotes

Keine relevanten Zitate identifiziert.

Key Insights Distilled From

An implicit DG solver for incompressible two-phase flows with an artificial compressibility formulation

by Giuseppe Orl... at arxiv.org 03-14-2024

https://arxiv.org/pdf/2307.04580.pdf

Deeper Inquiries

Wie könnte die Methode auf Mehrphasenströmungen erweitert werden?

Die Methode könnte auf Mehrphasenströmungen erweitert werden, indem zusätzliche Gleichungen für die verschiedenen Phasen hinzugefügt werden. Dies würde die Berücksichtigung von Schnittstellen zwischen den Phasen ermöglichen und die Interaktionen zwischen den verschiedenen Fluiden genauer modellieren. Darüber hinaus könnten spezielle Schnittstellenerhaltungsschemata implementiert werden, um den Massen- und Impulsaustausch an den Phasengrenzen korrekt zu behandeln. Die Verwendung von Volumenfraktionen für jede Phase und die Anpassung der Gleichungen entsprechend würden eine effektive Modellierung von Mehrphasenströmungen ermöglichen.

Welche Auswirkungen hätte die Verwendung anderer Reinitialisierungsverfahren auf die Genauigkeit und Stabilität des Verfahrens?

Die Verwendung anderer Reinitialisierungsverfahren könnte sowohl die Genauigkeit als auch die Stabilität des Verfahrens beeinflussen. Ein zu aggressives Reinitialisierungsverfahren könnte zu einer übermäßigen Glättung der Level-Set-Funktion führen, was zu Verlusten in der Genauigkeit bei der Darstellung der Schnittstellen zwischen den Fluiden führen könnte. Auf der anderen Seite könnte ein zu schwaches Reinitialisierungsverfahren dazu führen, dass die Level-Set-Funktion ihre Regularität verliert und instabil wird. Daher ist es wichtig, ein ausgewogenes Reinitialisierungsverfahren zu wählen, das die Form der Level-Set-Funktion erhält, aber gleichzeitig die numerische Stabilität des Gesamtverfahrens gewährleistet.

Wie lässt sich die Methode auf kompressible Zweiphasenströmungen übertragen?

Die Übertragung der Methode auf kompressible Zweiphasenströmungen erfordert die Berücksichtigung der Kompressibilitätseffekte in den Gleichungen. Dies könnte durch die Einführung von zusätzlichen Termen in den Navier-Stokes-Gleichungen erfolgen, um die Kompressibilität der Fluide zu berücksichtigen. Darüber hinaus müssten die Gleichungen für die Zustandsgleichungen der Gase angepasst werden, um die Druck- und Dichteschwankungen in den kompressiblen Fluiden korrekt zu modellieren. Die Verwendung eines konsistenten künstlichen Kompressibilitätsansatzes könnte dazu beitragen, die Kompressibilitätseffekte in das numerische Verfahren zu integrieren und eine genaue Modellierung kompressibler Zweiphasenströmungen zu ermöglichen.