Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Development of a source code to analyze the effect of Reynolds number on a square lid driven cavity

Rahi K. H., Mortuza G. M., Al-Faruk A.

Journal of Mechanical and Energy Engineering

|

2018

|

Vol. 2, No 2

147--154

EN

Numerical simulations of two-dimensional, steady, incompressible lid driven flow in a square cavity were investigated in this work. A commercial finite volume package of ANSYS-FLUENT was used to analyze and visualize the nature of the flow inside the cavity at different Reynolds Numbers. In addition, a MATLAB code was developed and validated by comparing the results with the reference values from literature. Staggered grid was employed in the discretization of the cavity to avoid checkerboard pressure while developing the code. The governing equations were discretized in terms of velocity and pressure fields. The artificial compressibility method was used to de-couple the pressure and velocity terms in the governing equations. A 129×129 grid system was used in both cases. The effects of Reynolds number (100≤ Re ≤ 1000) on the flow characteristics were illustrated through an analysis of stream function, velocity vector, pressure co-efficient and velocity contours. The thinning of the wall boundary layers with an increase in the Reynolds number is evident from the u and v velocity profiles along the vertical and horizontal lines at the geometric center, although the rate of this thinning is very slow for Re> 5000.

2

Solutions of incompressible Navier-Stokes equations with the artificial compressibility method for two- and three-dimensional shear-driven cavity flows

Kosma Z.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2012

|

Vol. 17, no. 1

113-125

EN

An efficient method for simulating laminar flows in complex geometries is presented. The artificial compressibility method was applied to solve two- and three-dimensional Navier-Stokes equations in primitive variables on Cartesian grids. Two numerical approaches were proposed in this work, which are based on the method of lines process in conjunction with transfer of all the variables from the boundaries to the nearest uniform grid knots. Initial value problems for the systems of ordinary differential equations for pressure and velocity components were computed using the one-step backward-differentiation predictor-corrector method or the Galerkin-Runge-Kutta method of third order. Some test calculations for laminar flows in square, half-square, triangular, semicircular, cubic, half-cubic, half-cylinder and hemisphere cavities with one uniform moving wall were reported. The present results were compared with the available data in the literature and the Fluent solver numerical simulations.

3

Wyznaczanie stacjonarnego ruchu cieczy lepkiej w dwu- i trójwymiarowych zagłębieniach z jedną poruszającą się ścianką

Kosma Z., Kalbarczyk R., Piechnik B.

Logistyka

|

2011

|

nr 6

PL

Prezentowana jest efektywna metoda wyznaczania laminarnego stacjonarnego ruchu cieczy lepkiej w obszarach o skomplikowanych kształtach. Do rozwiązywania dwui trójwymiarowych zagadnień dla równań Naviera-Stokesa zapisanych w zmiennych pierwotnych została zastosowana metoda sztucznej ściśliwości na siatkach kartezjańskich. Zostały zaproponowane dwa numeryczne podejścia - oparte na wykorzystaniu metody prostych w połączeniu z przeniesieniem wszystkich zmiennych z granic obszarów do najbliższych węzłów równomiernych siatek obliczeniowych. Prezentowane są wyniki testowych obliczeń numerycznych dla sześciu zagłębień z jedną poruszającą się ścianką: kwadratowego, półkwadratowego, półkolistego, sześciennego, półsześciennego i półkulistego - porównane z wynikami dostępnymi w literaturze i symulacjami wykonanymi za pomocą programu Fluent.

EN

An efficient method for simulating steady laminar flows in complex geometries is presented. The artificial compressibility method was applied to solve two- and threedimensional Navier-Stokes equations in primitive variables on Cartesian grids. Two numerical approaches were proposed in this work, which are based on the method of lines process in conjunction with transfer of all the variables from the boundaries to the nearest uniform grid knots. Some test numerical calculations for flows in square, half-square, semicircular, cubic, half-cubic and hemisphere cavities with one uniform moving wall were reported. The present results were compared with the available data in the literature and the Fluent solver numerical simulations.

4

Wyznaczanie niestacjonarnego ruchu cieczy lepkiej w dwu- i trójwymiarowych zagłębieniach z jedną poruszającą się ścianką

Kosma Z., Kalbarczyk R., Piechnik B.

Logistyka

|

2011

|

nr 6

PL

Prezentowana jest efektywna metoda wyznaczania laminarno-turbulentnego niestacjonarnego ruchu cieczy lepkiej w obszarach o skomplikowanych kształtach. Do rozwiązywania dwu- i trójwymiarowych zagadnień dla równań Naviera-Stokesa zapisanych w zmiennych pierwotnych została zastosowana zmodyfikowana metoda sztucznej ściśliwości na siatkach kartezjańskich. Zostały zaproponowane dwa numeryczne podejścia - oparte na wykorzystaniu metody prostych w połączeniu z przeniesieniem wszystkich zmiennych z granic obszarów do najbliższych węzłów równomiernych siatek obliczeniowych. Prezentowane są wyniki testowych obliczeń numerycznych dla czterech zagłębień z jedną poruszającą się ścianką: kwadratowego, półkolistego, półsześciennego i półkulistego - porównane z symulacjami numerycznymi wykonanymi za pomocą programu Fluent.

EN

An efficient method for simulating unsteady laminar-turbulent flows in complex geometries is presented. The extension of the artificial compressibility method to unsteady flows was applied to solve two- and three-dimensional Navier-Stokes equations in primitive variables on Cartesian grids. Two numerical approaches were proposed in this work, which are based on the method of lines process in conjunction with transfer of all the variables from the boundaries to the nearest uniform grid knots. Some test numerical calculations for flows in half-square, semicircular, half-cubic and hemisphere cavities with one uniform moving wall were reported. The present results were compared with the Fluent solver numerical simulations.

5

Finite difference schemes and the method of lines for solving incompressible viscous flow problems

Kosma Z., Motyl P.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2011

|

Vol. 16, no 1

15-35

EN

For the determination of viscous incompressible flows a pure stream-function formulation for the fourth-order equation, the artificial compressibility method, and velocity correction method are employed. Test calculations are performed for various flows inside square, triangular, semicircular and cubic cavities with one uniform wall, the backward-facing step, double bent channels, the flow around an aerofoil at large angle of attack and for flows over models of buildings. Some complex geometrical configurations can be decomposed into a set of simpler subdomains. A practical methodology for the computation of the Navier-Stokes equations in arbitrarily complex geometries is also considered. The simplest approach for specifying boundary conditions near curved or irregular boundaries is to transfer all the variables from the boundaries to the nearest grid knots.

6

Wyznaczanie ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości na siatkach nierównomiernych

Kosma Z., Noga B., Motyl P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2006

|

T. 1, nr 32

261-266

PL

Przedstawione zostały własne algorytmy numeryczne, przeznaczone do wyznaczania dwu- i trojwymiarowego, stacjonarnego ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości w obszarach zagłębień: kwadratowego i sześciennego z jedną poruszającą się ścianką. Zagadnienia te rozwiązywano metodą prostych, sprowadzając zagadnienia początkowo-brzegowe dla układow rownań rożniczkowych cząstkowych do zagadnień początkowych dla układow równań różniczkowych zwyczajnych. Obliczenia wykonano na nierównomiernych siatkach 30 �x30 oraz 30 �x30 x30 dla Re <_1000.

EN

The artificial compressibility method is designed for computation of stationary viscous incompressible flows in the square and cubic cavities. The spatial derivatives and the boundary conditions are discretized by means of the classical second-order finite-difference schemes on non-uniform grids, while preserving the time-variable continuos. The resulted system of ordinary differential equations has been integrated using the one-step backward-differentiation predictor-corrector method. Calculations have been made for Reynolds number values of 400 and 1000 on the 30 × 30 and 30 × 30 × 30 non-uniform grids.

7

Wyznaczanie ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości na siatkach nakładających się

Kosma Z., Noga B., Motyl P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2006

|

T. 1, nr 32

267-272

PL

Przedstawione zostały własne algorytmy numeryczne, przeznaczone do wyznaczania dwuwymiarowego, stacjonarnego ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości w obszarach kanałów prostoliniowych, podwójnie zagiętych. Kanały wlotowe i wylotowe mają stałe długości, różne są długości kanałów pośrednich. Zagadnienia te rozwiązywano metodą prostych, sprowadzając zagadnienia początkowo-brzegowe dla układów równań różniczkowych cząstkowych do zagadnień początkowych dla układów równań różniczkowych zwyczajnych. Obliczenia wykonano na trzech równomiernych, nakładających się siatkach 30Lx30 w kanałach L=2-9 dla Re <_200.

EN

The artificial compressibility method is designed for computation of stationary viscous incompressible flows in double bent channels. The spatial derivatives and the boundary conditions are discretized by means of the classical secondorder finite-difference schemes on three overlapping uniform grids, while preserving the time-variable continuos. The resulted system of ordinary differential equations has been integrated using the two-step backward-differentiation predictorcorrector method. Calculations have been made for Re<_ 200 on three uniform 30 L �x30 grids for the channels lengths L = 2 -9.

8

Numerical simulations of viscous fluid motions using the artificial compressibility method

Kosma Z., Noga B.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2006

|

T. 27, z. 3/1

761-781

EN

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.

PL

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.

9

Wyznaczanie ruchu cieczy lepkiej w sześciennym zagłębieniu metodą sztucznej ściśliwości

Kosma Z., Noga B.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2005

|

z. 29

231--236

PL

Zasadniczą ideą metody sztucznej ściśliwości jest przyłączenie pochodnej ciśnienia względem czasu do równania ciągłości. Wszystkie pochodne względem zmiennych przestrzennych aproksymowano klasycznymi ilorazami różnicowymi drugiego rzędu dokładności, czas zachowano jako zmienną niezależną ciągłą. Zagadnienie początkowe dla układu równań różniczkowych zwyczajnych rozwiązywano jednokrokową metodą predyktor-korektor wstecznego różniczkowania. Obliczenia wykonano na równomiernych siatkach 30 x 30 x 30 oraz 50 x 50 x 50 dla Re = 10, 100, 400 i 1000.

EN

Essence of the artificial compressibility method lies in involving the pressure time-derivative in the continuity equation. The spatial derivatives and the boundary conditions are discretized by means of the classical second-order finite- difference schemes on uniform grid, while preserving the time-variable continuos. The resulted system of ordinary differential equations has been integrated using the one-step backward-differentiation predictor-corrector method. Calculations for the cubic cavity have been made for Reynolds number values of 10, 100, 400 and 1000 on the 30 x 30 x 30 and 50 * 50 * 50 uniform grids.

10

Obliczanie opływu profilu lotniczego cieczą lepką metodą sztucznej ściśliwości

Kosma Z., Noga B.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2003

|

z. 20

226-231

PL

Przedstawione zostały własne algorytmy numeryczne, przeznaczone do obliczania płaskiego, stacjonarnego ruchu cieczy lepkiej wokół profilu lotniczego, nachylonego do kierunku napływu pod dużym kątem natarcia -oparte na rozwiązywaniu zagadnienia początkowo-brzegowego dla pełnych równań Naviera-Stokesa metodą sztucznej ściśliwości. Obliczenia ruchu cieczy lepkiej wokół obróconego profilu lotniczego NACA 0012 zostały wykonane na równomiernej siatce 100 x 100 w obszarze kanonicznym dla dwóch liczb Reynoldsa: Re = 200, Re = 400. Jako warunki: początkowe i brzegowe na granicy zewnętrznej przyjęto rozwiązania dla opływu profilu cieczą doskonałą.

EN

The aim of this paper is to simulate the stationary motion of viscous incompressible fluid around an aerofoil at large angle of attack. The artificial compressibility method is designed for solving this problem, and its essence lies in involving the pressure time-derivative in the continuity equation so that to achieve a coupling between the pressure and flow velocity. Calculations have been made on the uniform grid 100 x 100 in a canonical domain at Reynolds numbers of Re = 200 and Re = 400. The initial and the outer boundary conditions used for the computation are the solutions of irrotational flow of ideal fluid.