Outflow boundaries play an important role in multiphase fluid dynamics simulations that involve transition between liquid and vapor phases. These flows are dominated by low Weber numbers and a sharp jump in pressure, velocity, and temperature. Inadequate treatment of these jumps at the outlet generates undesirable fluid disturbances that propagate upstream and lead to instabilities within the computational domain. To mitigate these disturbances, we introduce a forcing term that can be applied to incompressible Navier-Stokes equations to enforce stability in the numerical solution. The forcing term acts as a damping mechanism to control vortices that are generated by droplet/bubbles in multiphase flows, and is designed to be a general formulation that can be coupled with a fixed pressure outflow boundary condition to simulate a variety of multiphase flow problems. We demonstrate its applicability to simulate pool and flow boiling problems, where bubble-induced vortices during evaporation and condensation present a challenge at the outflow. Validation and verification cases are chosen to quantify accuracy and stability of the proposed method in comparison to established benchmarks and reference solutions, along with detailed performance analysis for three-dimensional simulations on leadership supercomputing platforms. Computational experiments are performed using Flash-X, which is a composable open-source software instrument designed for multiscale fluid dynamics simulations on heterogeneous architectures.


翻译:出流边界在涉及液-气相变的的多相流体动力学模拟中起着重要作用。这类流动以低韦伯数和压力、速度、温度的尖锐跳跃为特征。在出口边界处对这些跳跃处理不当会产生有害的流体扰动,这些扰动向上游传播并导致计算域内失稳。为减轻这些扰动,我们引入一个可应用于不可压缩纳维-斯托克斯方程的强迫项,以强制数值解保持稳定性。该强迫项作为阻尼机制控制多相流中由液滴/气泡产生的涡旋,其设计为通用形式,可与固定压力出流边界条件耦合,模拟多种多相流问题。我们展示了该方法在池沸腾和流动沸腾问题模拟中的适用性——这类问题中蒸发和冷凝过程的气泡诱导涡旋对出流边界构成挑战。验证和确认案例被选用于量化该方法相较于既有基准和参考解的精度与稳定性,同时针对领导级超级计算平台上的三维模拟进行了详细的性能分析。计算实验采用Flash-X进行,这是一个专为异构架构上的多尺度流体动力学模拟设计的可组合开源软件工具。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《人工智能赋能的适应性多功能电磁战》
专知会员服务
12+阅读 · 9月29日
俄乌战场实验室:全面战争如何重塑现代作战
专知会员服务
8+阅读 · 9月29日
2026年美空军协会会议上的无人机系统趋势
专知会员服务
11+阅读 · 9月28日
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
16+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
11+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
9+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
15+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
18+阅读 · 9月22日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员