Numerical simulation of the flow of viscous incompressible fluid through cylindrical cavities
DOI:
https://doi.org/10.17721/1812-5409.2019/1.51Анотація
The flow of viscous incompressible fluid in a cylindrical duct with two serial diaphragms is studied by the numerical solution of the unsteady Navier–Stokes equations. The discretization procedure is based on the finite volume method using the TVD scheme for the discretization of the convective terms and second order accurate in both space and time difference schemes. The resulting system of non-linear algebraic equations is solved by the PISO algorithm. It is shown that the fluid flow in the region between the diaphragms is nonstationary and is characterized by the presence of an unstable shear layer under certain parameters. A series of ring vortices is formed in the shear layer that causes quasi-periodic self-sustained oscillations of the velocity and pressure fields in the orifice of the second diaphragm. There can be four self-sustained oscillation modes depending on the length of the cavity formed by the diaphragms. With the increase in the distance between the diaphragms, the frequency of oscillations decreases within the same self-oscillation mode and rises sharply with the switch to the next mode.
Key words: direct numerical simulation, cylindrical cavity, duct with diaphragms, vortical structures, self-sustained oscillations.
Pages of the article in the issue: 218-221
Language of the article: Ukrainian
Посилання
VOVK, I. V. and GRINCHENKO, V. T. (2010) Zvuk, rozhdennyij potokom. Kiev: Naukova dumka.
SWEBY, P. K. (1984). High resolution schemes using flux limiters for hyperbolic conservation laws. J. Numer. Anal., 21 (5), p. 995–1011.
JASAK, H. (1996). Error analysis and estimation for the finite method with applications to fluid flows. Ph.D. Thesis. London: Imperial College.
FERZIGER, J. H. and PERIC, M. (2002). Computational methods for fluid dynamics. Berlin: Springer.
BARRETT, R., BERRY, M., CHAN, T. F., DEMMEL, J., DONATO, J. M., DONGARRA, J., EIJKHOUT, V., POZO, R., ROMINE, C. and VAN DER VORST, H. (1994). Templates for the solution of linear systems: Building blocks for iterative methods, 2nd Ed. Philadelphia: SIAM.
MALYUGA, V. S. (2010). Chislennoye issledovaniye techeniya v kanale s dvumya posledovatel’no raspolozhennyimi stenozami. Algoritm resheniya. Prikl. Gidromeh., 12 (4), p. 45–62.
VOVK, I. V., MATSYPURA, V. T. and TROTSENKO, Ya. P. (2019). Zbudzhennia avtokolyvan’ potokom ridyny v tsylindrychnomu kanali z dvoma diafrahmamy. Nelin. kolyv., 22 (1), p. 35–53.
Завантаження
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, роботи яких публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- Автори зберігають авторські права та надають журналу право на першу публікацію роботи, яка одночасно ліцензується згідно із Creative Commons Attribution License, тобто надається дозвіл іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
- Автори можуть укладати окремі додаткові угоди щодо невиключного розповсюдження опублікованої журналом версії роботи (наприклад, розмістити її у репозитарії наукової установи чи опублікувати у книзі) з підтвердженням її початкової публікації у цьому журналі.
- Дозволяється та заохочується розміщення своїх робіт в мережі Інтернет авторами (наприклад, у репозитаріях наукових установ або на особистих веб-сторінках) до та під час процесу подання, оскільки це може призвести до продуктивного обміну, а також до більш ранніх цитувань опублікованої роботи та їх більшої кількості (див. The Effect of Open Access).
