Two-Fluid Model Stability, Simulation and Chaos

این کتاب به پایداری دو فازی خطی و غیرخطی امواج ماده یک بعدی مدل دو سیال (TFM) و روش‌های عددی مورد استفاده برای حل آن می‌پردازد. پایداری دینامیکی سیال TFM مشکلی است که از زمان پیدایش آن بیش از چهل سال پیش باز مانده است. دشواری بسیار زیاد است زیرا شامل چالش های ترکیبی ساختار توپولوژیکی دو فازی و آشفتگی است که هر دو پدیده غیرخطی هستند. رویکرد یک بعدی اجازه جدایی اولی از دومی را می‌دهد. نویسندگان ابتدا ناپایداری‌های سینماتیکی و کلوین-هلمهولتز را با مدل ساده‌شده یک‌بعدی شار ثابت (FFM) تحلیل می‌کنند. آنها سپس ناپایداری موج چگالی را با مدل معروف Drift-Flux تجزیه و تحلیل کردند. آنها نشان می دهند که مفروضات شار ثابت و شار رانش دو ساده سازی تکمیلی TFM هستند که به طور جداگانه به ناپایداری های خطی محلی و سراسری دو فازی می پردازند. علاوه بر این، آنها با یک FFM و یک DFM دو حالت غیرخطی دو فازی را نشان می‌دهند که آشفته و لیاپانوف پایدار هستند. از جنبه عملی، آنها همچنین تنظیم یک کد صنعتی TFM تک بعدی را ارزیابی می کنند. علاوه بر این، تحلیل‌های پایداری یک‌بعدی برای به‌دست آوردن TFM‌های CFD با موقعیت مناسب که پایدار (RANS) یا پایدار لیاپانوف (URANS) هستند، با تمرکز بر هم‌گرایی عددی اعمال می‌شوند.

This book addresses the linear and nonlinear two-phase stability of the one-dimensional Two-Fluid Model (TFM) material waves and the numerical methods used to solve it. The TFM fluid dynamic stability is a problem that remains open since its inception more than forty years ago. The difficulty is formidable because it involves the combined challenges of two-phase topological structure and turbulence, both nonlinear phenomena. The one dimensional approach permits the separation of the former from the latter.The authors first analyze the kinematic and Kelvin-Helmholtz instabilities with the simplified one-dimensional Fixed-Flux Model (FFM). They then analyze the density wave instability with the well-known Drift-Flux Model. They demonstrate that the Fixed-Flux and Drift-Flux assumptions are two complementary TFM simplifications that address two-phase local and global linear instabilities separately. Furthermore, they demonstrate with a well-posed FFM and a DFM two cases of nonlinear two-phase behavior that are chaotic and Lyapunov stable. On the practical side, they also assess the regularization of an ill-posed one-dimensional TFM industrial code. Furthermore, the one-dimensional stability analyses are applied to obtain well-posed CFD TFMs that are either stable (RANS) or Lyapunov stable (URANS), with the focus on numerical convergence.