DOI: https://doi.org/10.26089/NumMet.v20r443

Использование гибридного метода крупных частиц для расчета течений многокомпонентных газовых смесей

Авторы


Ключевые слова:

гибридный метод крупных частиц
многокомпонентная газовая смесь
тестовые задачи

Аннотация

Статья посвящена обобщению гибридного метода крупных частиц для численного моделирования течений многокомпонентных газовых смесей при наличии границ раздела газов с различными термодинамическими свойствами. Метод относится к алгоритмам сквозного расчета разрывов. Разностная схема является консервативной, однородной и имеет второй порядок аппроксимации по пространству и времени на гладких решениях. Результаты проверки на тестовых задачах в широком диапазоне чисел Маха и отношений газодинамических параметров подтвердили работоспособность метода. Выполнен анализ численных ошибок в окрестности контактных разрывов на сетках различного разрешения, свидетельствующий о сходимости результатов расчета к автомодельным решениям.


Загрузки

Опубликован

2020-01-11

Выпуск

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Об авторе

Д.В. Садин

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского
ул. Ждановская, д. 13, 197198, Санкт-Петербург
• профессор


Библиографические ссылки

  1. J. J. Quirk and S. Karni, “On the Dynamics of a Shock-Bubble Interaction,” J. Fluid Mech. 318, 129-163 (1996).
  2. S. Karni, “Multicomponent Flow Calculation by a Consistent Primitive Algorithm,” J. Comput. Phys. 112, 31-43 (1994).
  3. R. Abgrall, “How to Prevent Pressure Oscillations in Multicomponent Flow Calculations: A Quasi Conservative Approach,” J. Comput. Phys. 125 (1), 150-160 (1996).
  4. J. Glimm, X. Li, Y. Liu, et al., “Conservative Front Tracking with Improved Accuracy,” SIAM J. Numer. Anal. 41 (5), 1926-1947 (2003).
  5. H. Terashima and G. Tryggvason, “A Front-Tracking/Ghost-Fluid Method for Fluid Interfaces in Compressible Flows,” J. Comput. Phys. 228 (11), 4012-4037 (2009).
  6. I. E. Ivanov and I. A. Kryukov, “Numerical Modeling of Multicomponent Gas Flows with Strong Discontinuities of Medium Properties,” Mat. Model. 19 (2), 89-100 (2007).
  7. A. Marquina and P. Mulet, “A Flux-Split Algorithm Applied to Conservative Models for Multicomponent Compressible Flows,” J. Comput. Phys. 185 (1), 120-138 (2003).
  8. V. Coralic and T. Colonius, “Finite-Volume WENO Scheme for Viscous Compressible Multicomponent Flows,” J. Comput. Phys. 274, 95-121 (2014).
  9. A. V. Danilin and A. V. Solovjev, “A Modification of the CABARET Scheme for the Computation of Multicomponent Gaseous Flows,” Vychisl. Metody Programm. 16, 18-25 (2015).
  10. D. V. Sadin, “TVD Scheme for Stiff Problems of Wave Dynamics of Heterogeneous Media of Nonhyperbolic Nonconservative Type,” Zh. Vychisl. Mat. Mat. Fiz. 56 (12), 2098-2109 (2016) [Comput. Math. Math. Phys. 56 (12), 2068-2078 (2016)].
  11. D. V. Sadin, “Schemes with Customizable Dissipative Properties as Applied to Gas-Suspensions Flow Simulation,” Mat. Model. 29 (12), 89-104 (2017).
  12. D. V. Sadin, “A Modification of the Large-Particle Method to a Scheme Having the Second Order of Accuracy in Space and Time for Shockwave Flows in a Gas Suspension,” Vestn. Yuzhn. Ural. Gos. Univ. Ser. Mat. Model. Programm. 12 (2), 112-122 (2019).
  13. G. A. Sod, “A Survey of Several Finite Difference Methods for Systems of Nonlinear Hyperbolic Conservation Laws,” J. Comput. Phys. 27 (1), 1-31 (1978).
  14. J. Wackers and B. Koren, “A Fully Conservative Model for Compressible Two-Fluid Flow,” Int. J. Numer. Meth. Fluids 47 (10-11), 1337-1343 (2005).
  15. E. Johnsen and T. Colonius, “Implementation of WENO Schemes in Compressible Multicomponent Flow Problems,” J. Comput. Phys. 219 (2), 715-732 (2006).
  16. P. Woodward and P. Colella, “The Numerical Simulation of Two-Dimensional Fluid Flow with Strong Shocks,” J. Comput. Phys. 54 (1), 115-173 (1984).
  17. H. Tang and T. Liu, “A Note on the Conservative Schemes for the Euler Equations,” J. Comput. Phys. 218 (2), 451-459 (2006).
  18. T. G. Liu, B. C. Khoo, and K. S. Yeo, “Ghost Fluid Method for Strong Shock Impacting on Material Interface,” J. Comput. Phys. 190 (2), 651-681 (2003).
  19. R. Abgrall and S. Karni, “Computations of Compressible Multifluids,” J. Comput. Phys. 169 (2), 594-623 (2001).
  20. B. Wang, G. Xiang, and X. Y. Hu, “An Incremental-Stencil WENO Reconstruction for Simulation of Compressible Two-Phase Flows,” Int. J. Multiphase Flow 104, 20-31 (2018).
  21. D. V. Sadin and V. A. Davidchuk, “Comparison of a Modified Large-Particle Method with Some High Resolution Schemes. One-Dimensional Test Problems,” Vychisl. Metody Programm. 20, 138-146 (2019).