Discontinuous Galerkin methods for incompressible multi-phase flows
不可压缩多相流的间断伽辽金方法
基本信息
- 批准号:230990002
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Fellowships
- 财政年份:2012
- 资助国家:德国
- 起止时间:2011-12-31 至 2014-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In many technical applications, for instance in internal combustion engines or turbines, multi-phase flows play an important role. These are flows containing at least two different liquids or gases which do not dissolve, for instance oil in water or water in air. Technically relevant examples are the atomization of liquid fuels by injection nozzels or liquid sheet breakup; other areas are e.g. evaporation processes.The numerical simulation of such flows is still an actively researched topic. Especially the numerical representation of the density jump and the implied discontinuities in the velocity and pressure field are numerically challenging.Within this project, multi-phase solvers which are based on the discontinuous Galerkin (DG) method will be developed. The DG method will be extended in a way so that it is capable of representing the density jump within a numerical cell. By doing so, the high precision (i.e. the high error convergence order) of the original DG method could be extended to multi-phase flow problems.The basic ingredients of the extended DG method have already been implemented in BoSSS; within the first part of the project, two multi-phase flow solvers with different time discretization schemes will be implemented. We suggest one multi-phase method that is based on SIMPLE and another one which is based on the projection method. The second part of the project addresses the performance-optimization of the methods which have been developed in the first part. These include an optimization of the algorithms as well as software-optimization. Especially, we plan to port computationally expensive parts of the BoSSS-code to so-called `Graphics Processing Units’ (GPU’s) which are becoming more and more popular for high-performance computing.Within the third part of the project, some relevant applications should be simulated. This includes, for instance, primary jet breakup (nozzle injectors), droplet dynamics and premixed combustion.
在许多技术应用中,例如在内燃机或涡轮机中,多相流起着重要的作用。这些是包含至少两种不溶解的不同液体或气体的流,例如水中的油或空气中的水。技术上相关的例子是通过喷射喷嘴或液体片破裂的液体燃料的雾化;其他领域是例如蒸发过程。这种流动的数值模拟仍然是一个积极研究的课题。特别是密度跳跃和速度和压力场中隐含的不连续性的数值表示是数值上的挑战。在本项目中,将开发基于不连续Galerkin(DG)方法的多相求解器。DG方法将被扩展的方式,使它能够代表一个数值单元内的密度跳跃。通过这样做,原始DG方法的高精度(即高误差收敛阶)可以扩展到多相流问题。扩展DG方法的基本成分已经在BoSSS中实现;在项目的第一部分中,将实现两个具有不同时间离散方案的多相流求解器。我们提出了一种基于SIMPLE的多相方法和一种基于投影方法的多相方法。该项目的第二部分解决了第一部分中开发的方法的性能优化。这些包括算法的优化以及软件优化。特别是,我们计划将计算昂贵的BoSSS代码部分移植到所谓的“图形处理单元”(GPU)中,这些GPU在高性能计算中变得越来越流行。在项目的第三部分中,应该模拟一些相关的应用程序。这包括,例如,主射流破碎(喷嘴喷射器),液滴动力学和预混燃烧。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Extended discontinuous Galerkin methods for two‐phase flows: the spatial discretization
两相流的扩展间断伽辽金方法:空间离散化
- DOI:10.1002/nme.5288
- 发表时间:2017
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:F. Kummer
- 通讯作者:F. Kummer
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