Numerical simulations of viscous fluid motions using the artificial compressibility method

Kosma, Z.; Noga, B.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Numerical simulations of viscous fluid motions using the artificial compressibility method

Autorzy

Kosma Z. , Noga B.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Symulacja numeryczna ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości

Języki publikacji

Abstrakty

The artificial compressibility method is designed to simulate two- and three-dimensional motions of viscous incompressible fluids. Three two-dimensional domains are studied in this paper: a square cavity with a uniform moving top, a rectilinear channel with a backward-facing step (flow over a sudden expansion) and double bent channels as well as one three-dimensional domain of a cubic cavity with a uniform moving top. The initial-boundary value problems for the systems of partial differential equations are reduced to the initial value problems for systems of ordinary differential equations, which are integrated using the backward-differentiation predictor-corrector method. Laminar flows have been performed for Re = or < 2000 in the square and cubic cavities, for Re = or < 800 over the backward-facing geometry and for Re = or < 300 in the double bent channels.

Przedstawiono algorytmy numeryczne wyznaczania dwu- i trójwymiarowego stacjonarnego ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości. Zagadnienia początkowo-brzegowe dla układów równań różniczkowych cząstkowych sprowadzano do zagadnień początkowych dla układów równań różniczkowych zwyczajnych, które całkowano z wykorzystaniem metody predyktor-korektor wstecznego różniczkowania. Symulację ruchu cieczy lepkiej wykonano dla trzech zagadnień dwuwymiarowych: kwadratowego zagłębienia z jedną poruszającą się ścianką dla Re = lub < 2000, prostoliniowego kanału z uskokiem jednej ścianki dla Re = or < 800 i kanałów podwójnie zagiętych dla Re = lub < 300 oraz sześciennego zagłębienia z jedną poruszającą się ścianką dla Re = lub < 2000.

Słowa kluczowe

artificial compressibility method fluid motion numerical simulation viscous fluid

ciecz lepka metoda sztucznej ściśliwości ruch cieczy symulacja numeryczna

Wydawca

Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk

Czasopismo

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

Rocznik

2006

Tom

T. 27, z. 3/1

Strony

761--781

Opis fizyczny

Bibliogr. 60 poz.,

Twórcy

autor

Kosma Z.

autor

Noga B.

Bibliografia

[1] CHORIN A.J., J. Comput. Phys., 1967, 2, 12.
[2] ANDERSON D.A., TANNEHILL J.C., PLETCHER R.H., Hem. Publ. Corp., Washington, 1984.
[3] FLETCHER C.A. J., Computational techniąues for fluid dynamics 2: specific techniques for different flow categories, Springer-Yerlag, New York, 1988.
[4] HIRSCH CH., Numerical computation of internal and extemal flows 2: computational methods for inviscid and viscous flows. Wiley, New York, 1990.
[5] PENTARIS A., NIKOLADOS K., TSANGARIS S., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1994, 19, 1013.
[6] PAPPOU T.H., TSANGARIS S., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1997, 25, 523.
[7] TSANG H.S., JONES S.C., SOTIROPULOS F., J. Comput. Phys., 2003, 191, 567.
[8] EKATERINARIS J.A., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 2004, 45, 1187.
[9] KALLINDERIS Y., AHN H.T., J. Comput. Phys., 2005, 210, 75.
[10] SHAPIRO E., DRIDAKIS D., J. Comput. Phys., 2005, 210, 584.
[11] SHAPIRO E., DRIDAKIS D., J. Comput. Phys., 2005, 210, 608.
[12] Special issue on the method oflines: dedicated to Keith Miller, J. Comput. Appl. Math., 2005, 183, 241.
[13] KOSMA Z., Numerical methods for engineering applications. Radom University of Technology Publishing (in Polish), Radom, 2004.
[14] HAIRER E., NORSET S. P., WANNER G., Sohing ordinary differential eąuations I: nonstiff problems. Springer-Yerlag, 1987.
[15] HAIRER E., WANNER G., Solving ordinary differential eąuations U: stiff and differential-algebraic problems. Springer-Yerlag, 1991.
[16] GHIA U., GHIA K.N., SniNC.T., J. Comput. Phys., 1982, 48, 387.
[17] KIM L., MoIN P., J. Comput. Phys., 1985, 59, 308.
[18] TANAHASHI T., OKANAGA H., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1990, 11, 479.
[19] KOYACS A., KAWAHARA M., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1991, 13, 403.
[20] REN O., UTNEST., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1993, 17, 349.
[21] Li M., TANG T., FORNBERG B., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1995, 20, 1137.
[22] BARRAGY E., CAREY G.F., Comput. Fluids, 1997,26,453.
[23] BOTELLA O., PEYRET R., Comput. Fluids, 1998,27,421.
[24] SHANKAR P.N., DESHPANDE M.D., Ann. Rev. Fluid Mech., 2000, 93.
[25] AYDIN M., FENNER R.T., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 2001, 37, 45.
[26] BARTON I.E., MARKHAM-SMITH D., BRESSLOFF N., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 2002, 38, 747.
[27] MAI-DUY N., TRAN-CONG T., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 2003, 41, 743.
[28] PILLER M., STALIOE., J. Comput. Phys., 2004, 197, 299.
[29] GRAVEMEIER V., WALL W.A., RAMM E., Comput. Meth. Appl. Mech. Eng., 2004, 193, 1323.
[30] ABIDE S., YIAZZO S., J. Comput. Phys., 2005, 206, 252.
[31] GELHARD T., LUBE G., OLSHANSKII M.A., STARCKEJ.-H., J. Comput. Appl. Math., 2005, 177, 243.
[32] ARMALY B.F., DURST F., PEREIRA J.C.F., SCHONUNG B., J. Fluid Mech., 1983, 127,476.
[33] GARTLING D.K., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1990, 11, 953.
[34] PENTARIS A., NIKOLADOS K., TSANGARIS S., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1994, 19, 1013.
[35] PAPPOU TH., TSANGARIS S., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1997, 25, 523.
[36] BARTON I.E., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1997, 25, 633.
[37] BARTON I.E., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1998, 28, 841.
[38] KESKAR I., LYN D.A., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1999,21,411.
[39] DOMAŃSKI J., KOSMA Z., Numerical simulation of viscous flows over a backward-facing steps, ZAMM, 2001,81 S4, 921.
[40] PONTAZA J.P., REDDY J.N., J. Comput. Phys., 2003, 190, 523.
[41] FERNANDEZ-FERIA R., SANMIGUEL-ROJAS E., Comput. Fluids, 2004, 33, 463.
[42] LIU M., REN Y.-X., ZHANG H.. J. Comput. Phys., 2004, 200, 325.
[43] RAMSAK M., SKERGET L., HRIBERSEK M., ŻUNIC Z., Eng. Anal. Bound. Elem., 2005,29, 1.
[44] KOSMA Z., TASK Quart., 2005, 9 (1), 17.
[45] TULAPURKARA E.G., LAKSHMANAGOWDA B.H., BALACHANDRAN N., J. Fluid Mech., 1988, 190, 179.
[46] HWANG Y.-H., J. Comput. Phys., 1994, 110, 134.
[47] BATHE K.-J. ZHANG H., Comput. Struct., 2002, 80, 1267.
[48] RAMŚAK M., ŚKERGET L., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 2004, 46, 815.
[49] GUY G., STELLA F., J. Comput. Phys., 1993, 106, 286.
[50] JIANG B.-N., LIN T.L., POYINELLI L.A., Comput. Meth. Appl. Mech. Eng., 1994, 114, 213.
[51] TANG L.Q., CHENG T., TSANG T.T.H., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1995, 21,413.
[52] DRIDAKIS D., ILIEY O.P., YASSILEYA D.P., J. Comput. Phys., 1998, 146, 301.
[53] PAISLEY M.F., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 1999, 30, 441.
[54] LRU C.H., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 2001, 35, 533.
[55] SHEU T.W.H., TSAI S.F., Comp. Fluids, 2002, 31,911.
[56] SHU C., WANG L., CHEW Y.T., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 2003, 43, 345.
[57] NITHIARASU P., MATHUR J.S., WEATHERILL N.P., MORGAN K., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 2004, 44, 1207.
[58] Lo D.C., MURUGESAN K., YOUNG D.L., Int. J. Numer. Meth. Fluids, 2005, 47, 1469.
[59] ALBENSOEDER S., KUHLMANN H.C., J. Comput. Phys., 2005, 206, 536.
[60] DING H., SHU C., YEO K.S., Xu D., Comput. Meth. Appl. Mech. Engrg., 2006, 195, 516.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BGPK-1398-5669