A fast, decomposed pressure correction method for an intrusive stochastic multiphase flow solver
A fast, decomposed pressure correction method for an intrusive stochastic multiphase flow solver
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一种用于侵入式随机多相流求解器的快速分解压力修正方法
DOI：
10.1016/j.compfluid.2021.104930
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发表时间：
2021
影响因子：
2.8
通讯作者：
Owkes, Mark
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Turnquist, Brian;Owkes, Mark
压力泊松方程的解通常是求解不可压缩形式的Navier-Stokes方程的最昂贵的方面。对于单相确定性模型，压力计算是昂贵的。扩展到侵入式随机多相框架，由于随机压力场和随机密度之间的耦合，模拟费用急剧增加。为了在确定性框架中解决这个问题，Dodd和Ferrante（“A fast pressure-correction method for incompressible two-fluid flows”Journal of Computational Physics，273，416-434，2014）讨论了一种分解的压力校正方法，其利用估计的压力场和恒定密度来修改标准压力校正方法。所得到的方法是有用的，以提高计算成本的单流体配方的多相流计算。在本文中，我们扩展了分解压力校正方法的多相流的侵入式不确定性量化。这项工作通过修改估计的压力场来改进原始公式。新的方法进行评估的准确性和减少计算成本与振荡液滴，阻尼表面波，和雾化射流的测试情况下，我们发现收敛的结果与所提出的方法的传统的压力校正方法和解析解，在适当的。
Solution of the pressure Poisson equation is often the most expensive aspect of solving the incompressible form of Navier–Stokes. For a single phase deterministic model the pressure calculation is costly. Expanded to an intrusive stochastic multiphase framework, the simulation expense grows dramatically due to coupling between the stochastic pressure field and stochastic density. To address this issue in a deterministic framework, Dodd and Ferrante (“A fast pressure-correction method for incompressible two-fluid flows” Journal of Computational Physics, 273, 416–434, 2014) discuss a decomposed pressure correction method which utilizes an estimated pressure field and constant density to modify the standard pressure correction method. The resulting method is useful for improving computational cost for one-fluid formulations of multiphase flow calculations. In this paper, we extend the decomposed pressure correction method to intrusive uncertainty quantification of multiphase flows. The work improves upon the original formulation by modifying the estimated pressure field. The new method is assessed in terms of accuracy and reduction in computational cost with oscillating droplet, damped surface wave, and atomizing jet test cases where we find convergence of results with the proposed method to those of a traditional pressure correction method and analytic solutions, where appropriate.
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