Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника»

Работа посвящена проблемам математического моделирования гидродинамических процессов в неоднородных средах. Цель исследования состоит в сопоставлении методик моделирования течений неоднородных сред. Сопоставлялись континуальная и равновесная методики моделирования динамики газовзвеси – газа с дисперсными включениями. Сравнивались расчеты, проведение равновесной математической моделью динамики газовзвсей с численными реализациями континуальных математических моделей динамики газовзвсей с идеальной и вязкой теплопроводной несущей средой. Сопоставлялись различные параметры моделируемых процессов, полученных различными математическими моделями. Материалы и методы. В работе представлены две методики моделирования динамики многофазных сред. В равновесной методике неоднородная среда описывается как идеальный газ с расчетом поправочных коэффициентов газодинамических функций, в континуальной методике моделирования для частиц вводится понятие «средней плотности», таким образом и для несущей фазы – газа – и для дисперсной фазы решается система уравнений, состоящая из уравнения сохранения плотности, для дисперсной фазы – уравнения сохранения «средней плотности», уравнений сохранения импульса компонент смеси и уравнений сохранения энергии газа и дисперсной фазы. Системы уравнений движения однофазной и двухфазной сред интегрировались численным конечно-разностным методом второго порядка точности. Для подавления численных осцилляций на каждом временном шаге применялся метод нелинейной коррекции сеточной функции. Программный комплекс моделирования динамики газовзвеси состоял из нескольких компонент: подпрограмма задания граничных условий, подпрограмма формирования конечно-разно¬стного разбиения физической области, основная программа расчета динамики неоднородной среды. Результаты. Моделировался процесс распада разрыва в однородном газе и в газовзвеси. Численные расчеты распада разрыва давления в однородном газе и численные расчеты распада разрыва в газовзвеси, полученные равновесной методикой моделирования, сопоставлялись с аналитическими решениями, известными из литературы. Определено, что наибольшая скорость распространения возмущения в газовзвеси наблюдается в равновесной модели, меньшая скорость распространения – в континуальной модели с идеальной средой, наименьшая скорость наблюдается в газовзвеси с вязкой теплопроводной средой. Выявлено, что для течений с различными начальными интенсивностями разрыва давления наличие дисперсной фазы в смеси оказывает различное влияние. Выводы. Полученные закономерности демонстрируют особенности каждой из методик моделирования динамики газовзвсей, что возможно использовать при разработке компьютерных моделей динамики многофазных сред.

компьютерное моделирование, численные модели, многофазные среды, газовзвеси, равновесная модель, континуальная модель