Numerical simulation of turbulent flows on the basis of a two-fluid model of turbulence | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2023. № 82. DOI: 10.17223/19988621/82/10

Numerical simulation of turbulent flows on the basis of a two-fluid model of turbulence

This paper discusses the capabilities of a two-fluid tuibulence model foi solving complex physical pioblems such as sepaiated flow aiound a squaie cylindei and laminaiturbulent flow in a suddenly expanding channel. The numerical solution to the system of hydrodynamic equations is implemented using a finite-difference scheme. At each time step, the velocities are corrected through pressure calculations according to the SIMPLE algorithm. For verification purposes, the obtained numerical results are compared with available experimental data. A comparison of numerical results has shown that the two-fluid model is easy to implement, requires less computational resources and is capable of predicting laminar and turbulent flows with high accuracy.

Download file

Counter downloads: 8

Keywords

Navier-Stokes equations, separated flow, two-fluid model, finite volume method

Authors

Name	Organization	E-mail
Madaliev Murodil E.	Institute of Mechanics and Seismic Stability of Structures named after M.T. Urazbaev of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan; Fergana Polytechnic Institute	Madaliev.ME2019@mail.ru / m.e.madaliyev@ferpi.uz

Всего: 1

References

Турубаев Р.Р., Шваб А.В. Численное исследование аэродинамики закрученного потока в вихревой камере комбинированного пневматического аппарата // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2017. № 47. С. 87-98.

Lund T., Wu X., Squires, K. Generation of turbulent inflow data for spatially-developing boundary layer simulations. Journal of Computational Physics. 1998. V. 140 (2). P. 233-258.

Cristopher R. Turbulence modeling Resource // NASA Langley Research Center. URL: http://turbmodels.larc.nasa.gov. (04.04.2019).

Маликов З.М., Мадалиев М.Э. Численное моделирование течения в плоском внезапно расширяющемся канале на основе новой двужидкостной модели турбулентности // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2021. № 4 (97). С. 24-39.

Armaly B.F., Durst F., Pereira J.C.F., Schonung В. Experimental and theoretical investigation of backward-facing step flow //j. Fluid Mech. 1983. V. 127. P. 473-496.

Blasius Н. Laminare Stromung in Kanalen Wecselnder Briete // Zeitschrift filer Mathematik und Physik. 1910. V. 10. P. 225-223.

Kopera M.A. Direct Numerical Simulation of Turbulent Flow over a Backward-Facing Step: Thesis Submitted to the University of Warwick for the degree of Doctor of Philosophy School of Engineering March 2011.

Madaliev M.E. Numerical Calculation of an Air Centrifugal Separator Based on the SARC Turbulence Model //j. Appl.Comput. Mech. 2020. V. 6 (SI). P. 1133-1140.

Patankar S.V. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Washington-New York-London: Hemisphere Publishing Corporation, 1980.

Lyn D.A., Einav S., Rodi W., Park J.H. A laser-Doppler velocimetry study of ensemble-averaged characteristics of the turbulent near wake of a square cylinder // Journal of Fluid Mechanics. 1995. V. 304. P. 285-319.

Bosch G., Rodi W. Simulation of vortex a shedding past a square cylinder with different turbulence models // International Journal for Numerical Methods in Fluids. 1998. V. 28. P. 601-616.

Rodi W. On the simulation of turbulent flow past bluff bodies // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 1993. V. 46-47. P. 3-19.

Younis B.A., Przulj V.P.Computation of turbulent vortex shedding // Comput Mech. 2006. V. 37. P. 408-425.

Rodi W.Comparison of LES and RANS calculations of the flow around bluff bodies // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 1997. V. 69-71. P. 55-75.

Malikov Z.M. Mathematical model of turbulent heat transfer based on the dynamics of two fluids // Applied Mathematic Modeling. 2021. V. 91. P. 186-213.

Malikov Z.M., Madaliev M.E. Numerical simulation of flow in a two-dimensional flat diffuser based on two fluid turbulence models // Computer Research and Modeling. 2021. V. 13 (6). P. 1115-1126.

Malikov Z.M., Madaliev M.E. Numerical Simulation of Two-Phase Flow in a Centrifugal Separator // Fluid Dynamics. 2020. V. 55 (8). P. 1012-1028.

Spalding D.B. A turbulence model for buoyant and combusting flows // 4th Int. Conf. on Numerical methods in Thermal Problems, Swansea, 15-18 July 1984.

Malikov Z. Mathematical Model of Turbulence Based on the Dynamics of Two Fluids // Applied Mathematic Modeling. 2020. V. 82. P. 409-436.

Spalding D.B. Chemical reaction in turbulent fluids //j. Physico-chemical Hydrodyn. 1983. V. 4. P. 323-336.

Маликов З.М., Мадалиев М.Э. Численное исследование закрученного турбулентного течения в канале с внезапным расширением // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2021. № 72. С. 93-101.

Турубаев Р.Р., Шваб А.В. Численное исследование аэродинамики закрученного турбу лентного течения и процесса классификации частиц в вихревой камере центробежного аппарата // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2020. № 65. - С. 137-147.

Биматов В.И., Савкина Н.В., Фарапонов В.В. Сверхзвуковое обтекание и аэродинамиче ские характеристики острого конуса для различных моделей турбулентной вязкости // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2016. № 5 (43). С. 35-42.

Глазунов А.А., Еремин И.В., Жильцов К.Н., Костюшин К.В., Тырышкин И.М., Шувариков В.А. Численное исследование определения величин пульсаций давления и собственных акустических частот в камерах сгорания с наполнителем сложной формы // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2018. № 53. С. 59-72.

Кагенов А.М., Костюшин К.В., Алигасанова К.Л., Котоногов В.А. Математическое мо делирование взаимодействия составной сверхзвуковой струи с преградой // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2020. № 68. С. 7279.

Cao Y., Tamura T. Large-eddy simulations of flow past a square cylinder using structured and unstructured grids // Computers & Fluids. 2016. V. 137. P. 36-54.

Trias F.X., Gorobets A., Oliva A. Turbulent flow around a square cylinder at Reynolds number 22,000: A DNS study // Computers & Fluids. 2015. V. 123. P. 87-98.

Bouris D., Bergeles G. 2D LES of vortex shedding from a square cylinder // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 1999. V. 80. P. 31-46.