DOI: https://doi.org/10.26089/NumMet.v17r435

Гибридный алгоритм для совместного расчета многомасштабных гидравлических задач с учетом тепловых процессов

Авторы

  • Е.И. Михиенкова
  • С.А. Филимонов
  • А.А. Дектерев

Ключевые слова:

численное моделирование
вычислительная гидродинамика
теория гидравлических цепей
гибридный 3D/0D-алгоритм

Аннотация

Предложен гибридный алгоритм, позволяющий решать задачи потокораспределения в модели, состоящей одновременно из пространственных элементов и 0-мерных (сетевых) элементов, потокораспределение в которых моделируется методами теории гидравлических цепей (ТГЦ). Алгоритм основан на SIMPLE-подобной процедуре связи потоков (скоростей) и поля давления в расчетной области. Для гибридной модели строится единая система уравнений на поправку давления для сети и пространственных областей. Потоки в соответствующих подобластях определяются либо как в ТГЦ, либо как в вычислительной гидродинамике. В тепловой части задачи связь между пространственной и сетевой областями осуществляется путем сноса энтальпии потока вниз по течению. Приведено сравнение результатов расчета гибридной модели с экспериментальными данными и пространственными расчетами.

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2016-09-11

Выпуск

Том 17 (2016): Выпуск 4.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Авторы

Е.И. Михиенкова

Сибирский федеральный университет
пр. Свободный, 79, 660041, Красноярск
• аспирант

С.А. Филимонов

ООО «ТОРИНС»
ул. Телевизорная, 4г, 660062, Красноярск
• научный сотрудник

А.А. Дектерев

Институт теплофизики имени С.С. Кутателадзе СО РАН
проспект Академика Лаврентьева, 1, 630090, Новосибирск
• старший научный сотрудник

Библиографические ссылки

  1. E. V. Astrakhantseva, V. Yu. Gidaspov, and D. L. Reviznikov, “Mathematical Modelling of Hemodynamics of Large Blood Vessels,” Mat. Model. 17 (8), 61-80 (2005).
  2. L. Formaggia, F. Nobile, A. Quarteroni, and A. Veneziani, “Multiscale Modelling of the Circulatory System: A Preliminary Analysis,” Comput. Visual. Sci. 2 (2), 75-83 (1999).
  3. A. Yu. Avdyushenko and S. G. Cherny, “A Method for the Numerical Simulation of Transient Processes in Hydroturbines,” in Proc. 13th All-Russia Conf. of Young Scientists on Mathematical Simulation and Information Technologies, Novosibirsk, Russia, October 15-17, 2012.
    http://conf.nsc.ru/files/conferences/ym2012/fulltext/137843/139439/Large_thesis_Avd.pdf . Cited September 25, 2016.
  4. A. F. Voevodin and V. S. Nikiforovskaya, “Numerical Modelling of Unsteady Hydro-Thermical Processes in Water Bodies,” in Proc. Int. Conf. on Modern Problems of Applied Mathematics and Mechanics: Theory, Experiment and Applications Dedicated to the 90th Anniversary of Academician N. N. Yanenko, Novosibirsk, Russia, May 30-June 4, 2011 (Inst. Teoret. Prikl. Mekh., Novosibirsk, 2011), pp. 1-6.
  5. D. J. Twigt, E. D. de Goede, F. Zijl, et al., “Coupled 1D-3D Hydrodynamic Modelling, with Application to the Pearl River Delta,” Ocean Dyn. 59, 1077-1093 (2009).
  6. S. A. Filimonov, A. A. Dekterev, and D. V. Boikov, “A Hybrid Approach to Solve the TGTS Problems with Spatial Elements,” in Power Pipeline Systems: Mathematical and Computer Modeling (Nauka, Novosibirsk, 2014), pp. 46-55.
  7. A. V. Minakov, “Numerical Algorithm for Moving-Boundary Fluid Dynamics Problems and Its Testing,” Zh. Vychisl. Mat. Mat. Fiz. 54 (10), 1618-1629 (2014) [Comput. Math. Math. Phys. 54 (10), 1560-1570 (2014)].
  8. A. A. Dekterev, A. A. Gavrilov, A. V. Minakov, “New Features of SIGMAFLOW Code for Thermophysics Problems Solving,” in Modern Science: Researches, Ideas, Results, Technologies (Triacon, Kiev, 2010), pp. 117-122.
  9. A. A. Gavrilov, A. V. Minakov, A. A. Dekterev, and V. Ya. Rudyak, “A Numerical Algorithm for Modeling Laminar Flows in an Annular Channel with Eccentricity,” Sib. Zh. Ind. Mat. 13 (4), 3-14 (2010) [J. Appl. Ind. Math. 5 (4), 559-568 (2011)].
  10. V. Ya. Rudyak, A. V. Minakov, A. A. Gavrilov, and A. A. Dekterev, “Application of New Numerical Algorithm for Solving the Navier-Stokes Equations for Modelling the Work of a Viscometer of the Physical Pendulum Type,” Thermophys. Aeromech. 15, 333-345 (2008).
  11. S. Patankar, Numerical Heat Transfer and Fluid Flow (Hemisphere, New York, 1980; Energoatomizdat, 1984).
  12. D. A. Anderson, J. C. Tannehill, and R. H. Pletcher, Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer (Hemisphere, New York, 1984; Mir, Moscow, 1990).
  13. J. H. Ferziger and M. Peric, Computational Methods for Fluid Dynamics (Springer, Heidelberg, 2002).
  14. Yu. A. Bystrov, S. A. Isaev, N. A. Kudryavtsev, and A. I. Leont’ev, Numerical Modeling of Vortex Intensification of Heat Transfer in Packs of Tubes (Sudostroenie, St. Petersburg, 2005) [in Russian].
  15. F. R. Menter, “Zonal Two Equation k−ω Turbulence Models for Aerodynamic Flows,” AIAA Paper 93-2906 (1993).
  16. A. P. Merenkov and V. Ya. Khasilev, Hydraulic Circuits Theory (Nauka, Moscow, 1985) [in Russian].
  17. N. N. Novitskii, E. V. Sennova, M. G. Sukharev, et al., Hydraulic Circuits. Theory Development and Applications (Nauka, Novosibirsk, 2000) [in Russian].
  18. R. J. Wilson, Introduction to Graph Theory (Oliver and Boyd, Edinburgh, 1972; Mir, Moscow, 1977).
  19. L. G. Loitsyanskii, Mechanics of Liquids and Gases (Drofa, Moscow, 2003; Pergamon, Oxford, 1966).
  20. L. F. Moody, “Friction Factors for Pipe Flow,” Trans. ASME 66 (8), 671-684 (1944).
  21. A. D. Altshul, Hydraulic Resistance (Nedra, Moscow, 1982) [in Russian].
  22. I. E. Idelchik, Handbook of Hydraulic Resistance (Mashinostroenie, Moscow, 1992; Begell House, Danbury, 1996).
  23. P. L. Kirillov, Yu. S. Yur’ev, and V. P. Bobkov, A Handbook on Thermal-Hydraulic Calculations (Nuclear Reactors, Heat Exchangers, and Steam Generators) (Energoatomizdat, Moscow, 1984) [in Russian].
  24. F. F. Tsvetkov and B. A. Grigor’ev, Heat and Mass Exchange (Mosk. Energ. Inst., Moscow, 2005) [in Russian].