ŘEŠENÍ TURBULENTNÍHO VAZKÉHO PROUDĚNÍ S ČÁSTICEMI METODOU LARGE EDDY SIMULATION

ŘEŠENÍ TURBULENTNÍHO VAZKÉHO PROUDĚNÍ S ČÁSTICEMI METODOU LARGE EDDY SIMULATION Ing. Školitel: prof. Ing. Miroslav Jícha, CSc. VUT v Brně Fakulta strojního inženýrství Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí 18. leden 2011

Obsah 1 2 3 Dosavadní výsledky Námět k diskuzi

Simulace dvoufázového proudění (tekutina + disperzní fáze) a studie interakce tekutina-částice. Do disertační práce bude zahrnuto: Buzení turbulence pomocí Ornstein-Uhlenbeckova procesu Zahrnutí anizotropie turbulence do pohybu částic Modulace turbulence částicemi

Částice unášené vzduchem

Proudění částic kanálem

Simulování turbulence Direct Numerical Simulation Metoda DNS rozřešení turbulence až do nejmenších měřítek Výhody nejpřesnější ze všech metod není třeba žádných modelů Nevýhody neskutečně náročná (náročnost Re 3 )

Turbulence

Direct Numerical Simulation Výpočetní sít

Snížení výpočetních nákladů vs. DNS Separace měřítek Filtrace Navier-Stokesových rovnic Filtrace ū(x) = G u(x) Dekompozice rychlosti u = ū + u

Filtrace a sít

Filtrované Navier-Stokesovy rovnice Filtrace ū(x) = G u(x) Filtrované Navier-Stokesovy rovnice ū i t + (ū i ū j ) = 1 p x j ρ x i + ν 2 ū i x k x k τ ij x j Subgridní napětí τ ij = u i u j ū i ū j

/částice Možnosti popisu pohybu Eulerův přístup Lagrangeův přístup Lagrangeův přístup částice považovány za hmotné body pohyp popsán pohybovými rovnicemi

Lagrangeovy pohybové rovnice zrychlení částice = odpor prostředí + gravitace + Magnus + Saffman + Basset +...

Interakce kapalina-částice Interakce kapalina-částice One-way coupling fluid particles

Interakce kapalina-částice Interakce kapalina-částice Two-way coupling fluid particles

Interakce kapalina-částice Interakce kapalina-částice Four-way coupling fluid particles

Rovnice ρu t Zápis v u + φu µ U = p solve ( fvm::ddt(rho,u) + fvm::div(phi,u) - fvm::laplacian(mu,u) == - fvc::grad(p) );

Prostředí u

postprocessing Prostředí paraview

Shrnutí Dosavadní výsledky Námět k diskuzi Hlavní cíl disertační práce: Simulace dvoufázového proudění (plyn + částice) s uvažováním různých vlivů Plán dalších prací Zahrnutí modulace turbulence částicemi do sgs modelu Implementace do kódu u Validace modelu pro různé geometrie a částice

Dosavadní výsledky práce Schéma buzení turbulence Dosavadní výsledky Námět k diskuzi Navrženo schéma buzení turbulence Generace budící síly v bodech oblasti Síla přidána do NS rovnic Síla generována pomocí OU procesu

Dosavadní výsledky práce Zahrnutí anizotropie turbulence do pohybu částic Dosavadní výsledky Námět k diskuzi Pohybová rovnice částice dv j dt = u(x j, t) v ( ) j 1 + 0.15Re 0.687 p τ p Rychlost v pozici částice u i = ū i + X ui 2 ūi 2

Dosavadní výsledky práce Modulace turbulence částicemi Dosavadní výsledky Námět k diskuzi Zprovozněn two-way coupling do NS rovnic přidána síla od částic Úkol: zahrnout vliv částic do subgridního modelu např. Smagorinského model: C S = C S (φ p )

Databáze benchamrků Dosavadní výsledky Námět k diskuzi Nevíte o nějaké databázi benchmarků pro dvoufázové proudění?

Dosavadní výsledky Námět k diskuzi Sít pro zpětný proud za schodem