Development of Variable Space Resolution Hybrid Simulation Technique for Multi-Scale prediction of Multi-Phase Flows

多相流多尺度预测变空间分辨率混合仿真技术的发展

• 批准号: 15360095
• 负责人: TOMIYAMA Akio
• 金额: $ 9.79万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15360095/
• 关键词: Interface Tracking Method; Particle Tracking Method; Multi-Fluid Model; Hybrid Simulation; Multi-Phase Flow; Multi-Scale; 相関式

A hybrid CMFD (computational multi-fluid dynamics) method is proposed for the prediction of multiphase flows including large-scale interface, poly-dispersed bubbles and/or drops. The method is the hybrid integration of an accurate interface tracking method (ITM), three kinds of bubble tracking methods and an averaging method based on a multi-fluid model (MFM). The integration enables us (1)to cover a wide range of d^*=d/Δx, where d is the particle diameter and Ax the grid size, and (2)to perform various kinds of multiphase CFD such as standard interface tracking simulation, bubble/drop tracking simulation, multi-fluid simulations, and hybrid simulations using an arbitrary combination of ITM, BTM and MFM. The developed method can, therefore, be regarded as a multipurpose multi-scale multiphase CFD method. The field equations, constitutive equations and numerical solution algorithms of the proposed method are described in detail in this report. A poly-dispersed air-water bubbly flow and several bubble plumes in a small open vessel are simulated using the proposed hybrid method to demonstrate its potential.

提出了一种混合计算多流体动力学（CMFD）方法，用于预测包含大尺度界面、多分散气泡和/或液滴的多相流。该方法是一种精确界面跟踪方法（ITM）、三种气泡跟踪方法和一种基于多流体模型的平均方法（MFM）的混合集成。该集成使我们能够（1）覆盖d^*=d/Δx的宽范围，其中d是颗粒直径，Ax是网格尺寸，（2）执行各种多相CFD，例如标准界面跟踪模拟，气泡/液滴跟踪模拟，多流体模拟以及使用ITM，BTM和MFM的任意组合的混合模拟。因此，开发的方法可以被视为一个多用途的多尺度多相CFD方法。本文详细介绍了该方法的场方程、本构方程和数值求解算法。一个多分散的空气-水泡状流和几个气泡羽流在一个小的开放容器模拟使用所提出的混合方法来证明其潜力。

项目成果

島田 直樹: "気泡塔内気泡流数値予測に必要となる相関式の感度解析"化学工学論文集. 29・6. 778-786 (2003)

Naoki Shimada：“气泡塔中气泡流动数值预测所需的相关方程的灵敏度分析”化学工程学报29・6（2003）。

Sensitivity Analysis of Closure Relations for Numerical Prediction of Bubbly Flow in a Bubble Column

气泡柱内气泡流数值预测的闭合关系敏感性分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of the Society of Chemical Engineers Japan 31-1
• 作者: Naoki Shimada;Akio Tomiyama;Iztok Zun;Hiroyuki Asano
• 通讯作者: Hiroyuki Asano

流体密度の温度・圧力依存性を考慮した気液二相流の数値解法

考虑流体密度温度和压力依赖性的气液两相流数值求解

• 发表时间: 2005
• 期刊: 化学工学論文集 31(1)
• 作者: Akira Sou;Akio Tomiyama;Akio Tomiyama;島田直樹
• 通讯作者: 島田直樹

A Hybrid Method for Predicting Dispersed Gas-Liquid and Liquid-Liquid Multi-Phase Flows

预测分散气液和液液多相流的混合方法

• 发表时间: 2006
• 期刊: Progress in Multiphase Flow Research 1
• 作者: Kenichi Sakoda;Akira Sou;Akio Timiyama
• 通讯作者: Akio Timiyama

界面を含む流れの体積追跡法

包括界面在内的流量体积跟踪方法

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本機械学会論文集B編 70・698
• 作者: Akira Sou;Akio Tomiyama;Akio Tomiyama;島田直樹;Akio Tomiyama;Akio Tomiyama;玉井 秀定;島田 直樹;Akio Tomiyama;宋 明良
• 通讯作者: 宋 明良