بررسی اثر پخش عددی در شبیه‌سازی جریان دو فازی خطوط انتقال

پیش‌بینی شرایط حاکم بر خطوط انتقال، نقشی اساسی در اقتصاد انرژی و صنایع انتقال نفت و گاز از سکوها و میادین نفتی در دریا به مراکز استخراج و پالایشگاهی دارد. در این مقاله یک مطالعه عددی به منظور بررسی اثر پخش عددی در شبیه‌سازی جریان‌های دو فازی جدا از هم مایع-گاز انجام گردیده است. معادلات حاکم با بهره‌گیری از روش تسخیر شاک پایستار که بدون نیاز به حل کل میدان جریان، پیش‌بینی مناسبی از رفتار فصل مشترک بین دو فاز ارائه می‌دهد پیاده‌سازی و حل شده است. جهت گسسته‌سازی معادلات، به علت دقت و اعتبارسنجی مناسب با فیزیک جریان روش مرکزی مرتبه اول انتخاب شده است. بررسی نتایج نشان می‌دهد که محدوده‌ی پایداری بدست آمده از این روش برای جریان‌های با طول موج بلند و دامنه کوچک منطبق بر محدوده‌ی پایداری کلاسیک کلوین-هلمهولتز و واقعیت جریان می‌باشد. اما با کوچک شدن طول موج‌ها، محدوده پایداری مدل با وجود انطباق بر محدوده‌ی پایداری کلاسیک از واقعیت جریان تبعیت نمی‌کند. در این مطالعه مسئله واتر فاست به عنوان یک مسئله بنیادین در مکانیک سیالات دو فازی انتخاب و بصورت عددی در یک کد فرترن پیاده‌سازی شده است. نتایج حاصل از افزودن پخش عددی به مدل استاندارد نشان می‌دهد که اغتشاش ناشی از طول موج کوتاه که موجب رشد ناپایداری‌های غیرفیزیکی در میدان حل گردیده بود با بهره‌گیری از مدل جدید بر فیزیک جریان منطبق و حلی همگرا به دست آمده است.

an investigation of effect of numerical diffusion on simulation of two-phase flow of transmission lines

in this paper, a numerical study is performed in order to investigate the effect of the numerical diffusion on simulation of separated two-phase flow of gas-liquid. the governing equations solved by shock capturing method which can provide predicting the interface without the flow field solving. in this work, in order to calculate the numerical flux term, first-order centred scheme (force scheme) was applied cause of its accuracy and appropriate validation. analysis approves that the obtained stability range of this research is consistent with the classic kelvin-helmholtz instability equation only for the long wavelength with small amplitude. results reveal that when the wavelengths are reduced, the specified range is not consistent and wavelength affects on instability range and it is overpredicted. an algorithm for water faucet problem was developed in fortran language. short wavelength perturbations induce unbounded growth rates and make it impossible to achieve converging solutions. the approach taken in this article has been to adding numerical diffusion as a cfd technique is used to remedy this deficiency.