Una Aplicación del Esquema de Diferencias Upwind con Flujos Numéricos Precondicionados a Flujos de Dos Fases Gas-Líquido
Autores: Zhao, Tianmu; Shin, Byeongrog
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Una Aplicación del Esquema de Diferencias Upwind con Flujos Numéricos Precondicionados a Flujos de Dos Fases Gas-Líquido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Flujos gas-líquido
Flujos multifásicos
Flujo numérico precondicionado
Flujos cavitantes
Consistencia temporal
Inestable
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un esquema de diferencias hacia adelante consistente en el tiempo con un flujo numérico precondicionado para flujos multifásicos gas-líquido no estacionarios y se aplica al análisis de flujos cavitantes. Las ecuaciones fundamentales se formularon en coordenadas curvilíneas generales para aplicarse a diversos campos de flujo. La técnica de precondicionamiento se aplicó específicamente a los términos de disipación numérica en el proceso de avance sin cambiar los términos de derivada temporal para mantener la consistencia temporal. Este enfoque mejora la estabilidad numérica en los cálculos de flujos multifásicos no estacionarios, proporcionando consistentemente soluciones precisas en el tiempo en comparación con los métodos de precondicionamiento convencionales. Se empleó un modelo de flujo bifásico gas-líquido homogéneo, el método de Runge-Kutta de tercer orden y el esquema de separación de diferencias de flujo hacia adelante acoplado con un esquema MUSCL TVD de tercer orden. Las pruebas numéricas de flujos bidimensionales gas-líquido de una y dos fases sobre un escalón hacia atrás con diferentes alturas de escalón y condiciones de flujo demostraron con éxito la capacidad del esquema presente. Los cálculos se mantuvieron estables incluso para flujos con un número de Mach muy bajo de 0.001, típicamente considerados flujos incompresibles, y los resultados estuvieron en buena concordancia con los datos experimentales. Además, analizamos flujos cavitantes no estacionarios a altos números de Reynolds y confirmamos la efectividad y aplicabilidad del esquema presente para calcular flujos bifásicos gas-líquido no estacionarios.
Descripción
Se presenta un esquema de diferencias hacia adelante consistente en el tiempo con un flujo numérico precondicionado para flujos multifásicos gas-líquido no estacionarios y se aplica al análisis de flujos cavitantes. Las ecuaciones fundamentales se formularon en coordenadas curvilíneas generales para aplicarse a diversos campos de flujo. La técnica de precondicionamiento se aplicó específicamente a los términos de disipación numérica en el proceso de avance sin cambiar los términos de derivada temporal para mantener la consistencia temporal. Este enfoque mejora la estabilidad numérica en los cálculos de flujos multifásicos no estacionarios, proporcionando consistentemente soluciones precisas en el tiempo en comparación con los métodos de precondicionamiento convencionales. Se empleó un modelo de flujo bifásico gas-líquido homogéneo, el método de Runge-Kutta de tercer orden y el esquema de separación de diferencias de flujo hacia adelante acoplado con un esquema MUSCL TVD de tercer orden. Las pruebas numéricas de flujos bidimensionales gas-líquido de una y dos fases sobre un escalón hacia atrás con diferentes alturas de escalón y condiciones de flujo demostraron con éxito la capacidad del esquema presente. Los cálculos se mantuvieron estables incluso para flujos con un número de Mach muy bajo de 0.001, típicamente considerados flujos incompresibles, y los resultados estuvieron en buena concordancia con los datos experimentales. Además, analizamos flujos cavitantes no estacionarios a altos números de Reynolds y confirmamos la efectividad y aplicabilidad del esquema presente para calcular flujos bifásicos gas-líquido no estacionarios.