2D pseudo-spectral parallel Navier–Stokes simulations of compressible Rayleigh–Taylor instability

Fournier, Elisabeth; Gauthier, Serge; Renaud, François

doi:10.1016/s0045-7930(01)00065-2

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“…(24) creates an artificial surface tension due to the jump in density at the interface between the two fluids. If the SPH formulation is based on a particle number density, which does not jump at the interface, the resulting particle equation of motion, (17) and (18), does not generated an artificial surface tension. To illustrate the difference between standard SPH and the formulation based on the number density, the behavior of an initially square droplet (at time t = 0, Fig.…”

Section: Sph Equationsmentioning

confidence: 99%

“…To start the simulations, particles of equal unit solvent mass and zero concentration were placed randomly into an 8 by 8 (in units of h) domain with an equilibrium particle density of n eq = 36h À2 (36 particles in an area of h 2 ). Then SPH equations (8), (17) and (20) were used to bring the system to an equilibrium state. In the absence of molecular diffusion (D = 0) the masses of particles do not change with time and Eqs.…”

Section: Sph Equationsmentioning

confidence: 99%

“…In the absence of molecular diffusion (D = 0) the masses of particles do not change with time and Eqs. (17) and (18) can be written as…”

Section: Sph Equationsmentioning

confidence: 99%

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A smoothed particle hydrodynamics model for miscible flow in three-dimensional fractures and the two-dimensional Rayleigh–Taylor instability

Tartakovsky¹,

Meakin

2005

Journal of Computational Physics

156

101

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Section: Sph Equationsmentioning

confidence: 99%

Section: Sph Equationsmentioning

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A smoothed particle hydrodynamics model for miscible flow in three-dimensional fractures and the two-dimensional Rayleigh–Taylor instability

Tartakovsky¹,

Meakin

2005

Journal of Computational Physics

156

101

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“…A malha cartesiana empregada é composta de 256 x 64 nós. Este problema é facilmente encontrado na literatura e é quase sempre usado como benchmark na análise de códigos numéricos (Fournier, et al, 2002;He, et al, 1999;Mehravaran e Hannani, 2008). Uma fonte onde sua descrição é bem simples e clara, e os resultados são de fácil comparação é dado por Jahanbakhsh, et al (2007).…”

Section: Setupunclassified

Aplicação De Um Modelo De Fechamento Tensorial Para a Simulação De Problemas De Superfície Livre.

Rezende¹,

Souza²,

Souza³

2015

Anais Do XX Congresso Brasileiro De Engenharia Química

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RESUMO -Em escoamentos multifásicos a natureza física e matemática do fenômeno leva a postulação de termos de fechamento para a troca de momentum através da interface, bem como outras propriedades, e há a disposição vários modelos com este intento. Mas, diferentemente dos escoamentos dispersados, problemas de superfície livre carecem de correlações para o coeficiente de arrasto. Neste trabalho, o cálculo da força de densidade interfacial é feita dinamicamente sem o uso de qualquer correlação, modelando-se o tensor e os vetores normais à interface, e aplicando-o a problemas benchmark como quebra de barreira e instabilidade de Rayleigh-Taylor. A comparação dos resultados foi satisfatória, tanto com dados numéricos e experimentais da literatura, quanto com a abordagem padrão também empregada. Estas constatações indicam que o modelo é uma boa alternativa para problemas desta natureza, além de poder ser empregado diretamente para o cálculo do coeficiente de arrasto usando a formulação padrão. INTRODUÇÃOO aprimoramento e o desenvolvimento de novos modelos e técnicas de medição experimental em escoamentos multifásicos vêm permitindo nos últimos anos o estudo e análise de problemas multifásicos complexos. Códigos comerciais como o ANSYS CFX, ANSYS FLUENT e COMSOL, por exemplo, a cada ano apresentam novas ferramentas matemáticas e numéricas, o que tanto no meio industrial quanto acadêmico se traduzem em melhores ferramentas de pesquisa e, quando associadas a uma infraestrutura computacional adequada, em maior agilidade na análise de problemas computacionalmente proibitivos até a alguns anos dada à complexidade e tempo necessários em sua análise.Entretanto, este grande avanço depende de quão robustos e abrangentes são os modelos e métodos numéricos desenvolvidos. E o principal concerne à descrição de como as diversas fases do escoamento interagem através de sua interface. E até mesmo a localização resolução e rastreamento desta interface é um problema complexo. Os modelos de fechamento -as equações constitutivas que descrevem como a informação é transferida de uma fase a outrasão diversos e dependentes de regime e morfologia como, por exemplo: escoamentos dispersos, polidispersos, para bolhas, gotas ou partículas sólidas e superfície livre. Esta última classe define-se como duas ou mais fases, separadas por uma interface bem definida e não conexa (não fechada) como a superfície entre um rio e a atmosfera. E quando a interface Área temática: Simulação, Otimização e Controle de Processos 1

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“…Similarly, sound waves can turn into overstable modes under isentropic conditions [∂L/∂T ] S < 0 (Field, 1951;Parker, 1953), where S = pρ −γ denotes the entropy. T ISM 100 K Moreover, the high density structures formed by the cooling can also serve as seed for other instabilities, such as Kelvin-Helmholtz (when two parallel flows have a strong shear (Chandrasekhar, 1981)), Rayleigh-Taylor (when gravitational, centrifugal or thermal pressure driven acceleration occurs (Chandrasekhar, 1981;Fournier, Gauthier & Renaud, 2002)) and thin shell instabilities (which are the result of a thin shell being compressed between two areas with asymmetric pressure gradients (Vishniac, 1983)). As we will demonstrate in this paper, resolving such high density structures presents a challenge to the numerical code and necessitates an increase in resolution, which can best be achieved through the use of adaptive mesh refinement.…”

Section: Astrophysical Challengesmentioning

confidence: 99%

Radiative cooling in numerical astrophysics: The need for adaptive mesh refinement

Marle

Keppens

2011

Computers & Fluids

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Energy loss through optically thin radiative cooling plays an important part in the evolution of astrophysical gas dynamics and should therefore be considered a necessary element in any numerical simulation. Although the addition of this physical process to the equations of hydrodynamics is straightforward, it does create numerical challenges that have to be overcome in order to ensure the physical correctness of the simulation. First, the cooling has to be treated (semi-)implicitly, owing to the discrepancies between the cooling timescale and the typical timesteps of the simulation. Secondly, because of its dependence on a tabulated cooling curve, the introduction of radiative cooling creates the necessity for an interpolation scheme. In particular, we will argue that the addition of radiative cooling to a numerical simulation creates the need for extremely high resolution, which can only be fully met through the use of adaptive mesh refinement.

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2D pseudo-spectral parallel Navier–Stokes simulations of compressible Rayleigh–Taylor instability

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A smoothed particle hydrodynamics model for miscible flow in three-dimensional fractures and the two-dimensional Rayleigh–Taylor instability

A smoothed particle hydrodynamics model for miscible flow in three-dimensional fractures and the two-dimensional Rayleigh–Taylor instability

Aplicação De Um Modelo De Fechamento Tensorial Para a Simulação De Problemas De Superfície Livre.

Radiative cooling in numerical astrophysics: The need for adaptive mesh refinement

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