Numerische Untersuchung der Schwallströmung durch Smoothed Particle Hydrodynamics

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Xiangyu Hu
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Energieverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 353306000

Aufgrund seiner häufige Auftreten in Prozessanlagen und Rohrleitungssysteme ist die Gas-Flüssigkeits-Rohrströmung ist von großem Interesse in der Erdöl-, Chemie- und Nuklearindustrie. Eine grundsätzliche Schwierigkeit bei solchen Strömung ist auf die Vorhersage des Auftretens und die Eigenschaften der Strömungszustände, die von großer Bedeutung für die Sicherheit Gestaltung der Ölrohrleitungen sind. Wegen des Mangels an zuverlässigen Schließen Modelle, die aktuelle eindimensionale Berechnungsmethoden erzielen nur sehr begrenzte Erfolge und geben sehr oft fehlerhaften Vorhersagen. Das langfristige Ziel des aktuellen Projektes ist die Schließung Beziehungen für eindimensionale transiente Modelle von Schwallströmung zu entwickeln. Während der ersten Förderperiode von 3 Jahren führen wir numerische Untersuchung von Schwallströmung durch dreidimensionale Large Eddy Simulation (LES) mit dem Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Methode, druch die große Vorteile für den Umgang mit komplexen Interphasen-Wechselwirkungen hat. Auf der Grundlage unserer bisherigen Arbeit wollen wir neue SPH Methoden für die Simulation Gas-Flüssigkeit turbulenten Rohrströmung weiterentwickeln. Für typische Konfigurationen, werden wir das Wachstum der hydrodynamische Instabilität, die Initiierung der Schwällen und die Weiterentwicklung der initiierten Schwällen untersuchen. Wir erwarten, die Schwallströmung, die in Übereinstimmung mit sowohl qualitative Beobachtungen und quantitative Messungen von Experimenten ist zu reproduzieren und zu untersuchen, die den Mechanismus der Initiation und die After-Initiation Dynamik, die den endgültigen nachhaltige Schwällen führt. In der zweiten Förderperiode werden wir uns auf die Ableitung der Schließung Beziehungen für eindimensionale transiente Modelle mit Hilfe systematischer grobKörnungs Ansätze konzentrieren. Außerdem, wenn die Zeit es erlaubt, werden wir die abgeleitete Verschlüsse durch umfangreiche Simulationen von Versuchsaufbauten und praktische Pipelines optimieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen