Сұйықтың буға айналу процессiн фазалық өрiс пен Больцман торлық теңдеу әдiсi бойынша моделдеу.
DOI:
https://doi.org/10.26577/JMMCS.2021.v111.i3.09Кілттік сөздер:
Буға айналу, фазалық өрiс әдiсi, жылу беру, фазалық таралу, Больцман торлық теңдеуi әдiсi, Кан- Хиллиард теңдеуiАннотация
Берiлген мақалада сұйықтықты екi фазалы ағындарындағы жылу фазасының ауысу процесiн математикалық және компьютерлiк модельдеу қарастырылған. Қатты қабырғада тұрақты жылу көзi болған кездегi, тамшының буға айналу процесi зерттелiнедi. Көпiршiктiң пайда болуы және фазалық ауысу ескерiледi. Тамшының қайнау кезiндегi пайда болатын ағын сипаттамалары мен температураның таралуы алынды. Сандық зерттеудiң нәтижелерi (LBM- Lattice Boltzmann method) Больцман торлық теңдеуi әдiсiнiң, D2Q9 моделi мен фазалық өрiс әдiсi негiзiнде жүзеге асырылған 2D сандық алгоритмiнiң көмегiмен жүзеге асырылды. Есептеулер көрсеткендей, алдымен көпiршiк пайда болады, содан кейiн көпiршiк өседi, сосын жылу көзiнiң әсерiнен шекарадан арылады, содан кейiн жоғары көтерiлiп, керi итеру күшiнiң әсерiнен деформацияға ұшырайды. Көтерiлу кезiнде ауырлық күшi мен беттiк керiлу күшiнiң көпiршiк диаметрiне әсерi де сандық зерттелген. Алынған нәтижелер басқа авторлардың эксперименталды және сандық нәтижелерiмен салыстырыла отырып, жақсы сәйкестiк көрсеткенiн айтуға болады.
Библиографиялық сілтемелер
[2] Glimm J., Grove J. W., Li X. L. , Shyue K. M., Zhang Q., Zeng Y. Three-dimensional front tracking // SIAM J. Sci.
Comput. —- 1998. – 19. – Pp. 703-727.
[3] Peskin C. S. The immersed boundary method // Acta Num. – 2002. – 11. – Pp. 1-39.
[4] Anderson D. M., McFadden G. B., Wheeler A. A. Diffuse-interface methods in fluid mechanics // Ann. Rev. Fluid Mech. – 1998. – 30. – Pp. 139-165.
[5] Guo Z., Shu C. Lattice Boltzmann method and its applications in engineering // World Scientific. – 2013. – 30. – Pp. 139-165.
[6] Chen S., Doolen G. D. Lattice Boltzmann Method for Fluid Flows // Ann. Rev. Fluid Mech. – 1998. – 30. – Pp. 329-364.
[7] Shan X., Chen H. Lattice Boltzmann model for simulating flows with multiple phases and components // . Phys Rev E. – 1993. – 47. – Pp. 1815-1839.
[8] He X., Chen S., Zhang R. A lattice Boltzmann scheme for incompressible multiphase flow and its application in simulation of Rayleigh-Taylor instability // J Comput Phys. – 1999. – 152. – Pp. 642-663.
[9] Rothman D. H., Keller J.M. Immiscible cellular-automaton fluids // J Stat Phys. – 1988. – 52. – Pp. 1119-1127.
[10] Swift M.R., Osborn W.R., Yeomans J.M. Lattice Boltzmann simulation of nonideal fluids. // Phys Rev Lett. – 1995. –75. – Pp. 830-843.
[11] Welch S. W. J. and Wilson J. A. Volume of Fluid Based Method for Fluid Flows with Phase Change // Journal of
Computational Physics. – 2000. – 160. – Pp. 662-682.
[12] Kim J. Phase-Field Models for Multi-Component Fluid Flows // Commun. Comput. Phys. – 2012. – 12, No. 3. – Pp. 613-661 .
[13] Li Q., Luo K.H., Kang Q.J., He Y.L., Che Q., Liu Q. Lattice Boltzmann methods for multiphase flow and phase-change heat transfer // Progress in Energy and Combustion Science. – 2016. – 52. – Pp. 62-105.
[14] Safari H., Rahimian M. H., Krafczyk M. Extended lattice Boltzmann method for numerical simulation of thermal phase change in two-phase fluid flow // Phys. Rev. E. – 2013. – 88. – Pp. 013304.
[15] Sun T., Li W. Three-dimensional numerical simulation of nucleate boiling bubble by lattice Boltzmann method // Computers and Fluids. – 2013. – 88. – Pp. 400-409.
[16] Wen X., Wang L.-P., Guo Z., Zhakebayev D.B. Laminar to turbulent flow transition inside the boundary layer adjacent to isothermal wall of natural convection flow in a cubical cavity // International Journal of Heat and Mass Transfer. –2021, –167, –Pp. 120822.
[17] Kruger T., Kusumaatmaja H., Kuzmin A., Shardt O., Silva G., Viggen E.M. The Lattice Boltzmann- Method
(Switzerland:Springer International Publishing, 2017), 293.
[18] Guo Z., Zheng C., Shi B. Discrete lattice effects on the forcing term in the lattice Boltzmann method // Phys. Rev. E. – 2002. – 65. - Pp. 1–6.
[19] Seta T. Implicit temperature-correction-based immersed-boundary thermal lattice Boltzmann method for the simulation of natural convection // Phys. Rev. E. – 2013. – 87. – Pp. 77-115.
[20] Жумагулов Б.Т., Сатенова Б.А., Жакебаев Д. Б. Исследование влияния числа Прандтля на динамику теплового потока методом решеточного уравнения Больцмана. // Вестник НИА РК. – 2019. – №3. – С. 60-68.
