Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc xây dựng mô hình số cho hiện tượng chất lỏng chấn động
Tóm tắt
Việc dự đoán hiện tượng chất lỏng chấn động trong các bể chứa nhiên liệu siêu lạnh bằng một mô hình số chính xác là rất quan trọng. Trong bài báo này, một mô hình động lực học chất lỏng tính toán (CFD) đã được thiết lập để mô phỏng hiện tượng chấn động của chất lỏng. Các thí nghiệm chấn động chất lỏng trong một bể rõ ràng đã được chọn làm tiêu chuẩn và được sử dụng để xác thực mô hình số. Vì hầu hết các nghiên cứu được thực hiện với một số thiết lập mô hình nhất định, ít nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến việc xây dựng mô hình số. Dựa trên các thí nghiệm chấn động đã chọn, các ảnh hưởng của bước thời gian số và yếu tố chuyển pha đối với hiện tượng chấn động của chất lỏng đã được điều tra. Kết quả cho thấy các bước thời gian 0,001 và 0,002 giây cùng yếu tố chuyển pha 0,1 s−1 có thể đáp ứng yêu cầu dự đoán hiện tượng chấn động của chất lỏng. Với một số kết luận giá trị đã thu được, nghiên cứu hiện tại có thể cung cấp một số tài liệu tham khảo hiệu quả cho việc xây dựng mô hình số trong hiện tượng chấn động của chất lỏng.
Từ khóa
#chất lỏng chấn động #mô hình số #động lực học chất lỏng tính toán #bể chứa nhiên liệu siêu lạnh #yếu tố ảnh hưởngTài liệu tham khảo
Battaglia, L., Cruchaga, M., Storti, M., D’Elía, J., Núñez Aedo, J., Reinoso, R. 2018. Numerical modelling of 3D sloshing experiments in rectangular tanks. Appl Math Model, 59: 357–378.
Brackbill, J. U., Kothe, D. B., Zemach, C. 1992. A continuum method for modeling surface tension. J Comp Phys, 100: 335–354.
Brizzolara, S., Savio, L., Viviani, M., Chen, Y., Temarel, P., Couty, N., Hoflack, S., Diebold, L., Moirod, N., Iglesias, A. S. 2011. Comparison of experimental and numerical sloshing loads in partially filled tanks. Ships Offshore Struc, 6: 15–43.
Chen, Y. G., Djidjeli, K., Price, W. G. 2009. Numerical simulation of liquid sloshing phenomena in partially filled containers. Comput Fluids, 38: 830–842.
Chen, Z., Zong, Z., Li, H. T., Li, J. 2013. An investigation into the pressure on solid walls in 2D sloshing using SPH method. Ocean Eng, 59: 129–141.
Das, S. P., Hopfinger, E. J. 2009. Mass transfer enhancement by gravity waves at a liquid-vapour interface. Int J Heat Mass Tran, 52: 1400–1411.
Djavareshkian, M. H., Khalili, M. 2006. Simulation of sloshing with the volume of fluid method. Fluid Dynamics & Materials Processing, 2: 299–308.
Elahi, R., Passandideh-Fard, M., Javanshir, A. 2015. Simulation of liquid sloshing in 2D containers using the volume of fluid method. Ocean Eng, 96: 226–244.
Grotle, E. L., Æsøy, V. 2018. Dynamic modelling of the thermal response enhanced by sloshing in marine LNG fuel tanks. Appl Therm Eng, 135: 512–520.
Grotle, E., Æsøy, V. 2017. Numerical simulations of sloshing and the thermodynamic response due to mixing. Energies, 10: 1338.
Gu, X., Wen, J., Tian, J., Li, C., Liu, H., Wang, S. 2019. Role of gravity in condensation flow of R1234ze(E) inside horizontal mini/macro-channels. Exp Comput Multiphase Flow, 1: 219–229.
Himeno, T., Ohashi, A., Anii, K., Daichi, H., Sakuma, Y., Watanabe, T., Inoue, C., Umemura, Y., Negishi, H., Nonaka, S. 2018. Investigation on phase change and pressure drop enhanced by violent sloshing of cryogenic fluid. In: Proceedings of the 2018 Joint Propulsion Conference, AIAA 2018-4755.
Himeno, T., Sugimori, D., Ishikawa, K., Umemura, Y., Uzawa, S., Inoue, C., Watanabe, T., Nonaka, S., Naruo, Y., Inatani, Y., et al. 2011. Heat exchange and pressure drop enhanced by sloshing. In: Proceedings of the 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, AIAA 2011-5682.
Lee, S. J., Kim, M. H., Lee, D. H., Kim, J. W., Kim, Y. H. 2007. The effects of LNG-tank sloshing on the global motions of LNG carriers. Ocean Eng, 34: 10–20.
Lind, S. J., Stansby, P. K., Rogers, B. D. 2016. Incompressible-compressible flows with a transient discontinuous interface using smoothed particle hydrodynamics (SPH). J Comput Phys, 309: 129–147
Liu, D., Lin, P. 2008. A numerical study of three-dimensional liquid sloshing in tanks. J Comput Phys, 227: 3921–3939.
Liu, Z., Feng, Y., Cui, J., Lei, G., Li, Y. 2019a. Effect of excitation types on sloshing dynamic characteristics in a cryogenic liquid oxygen tank. J Aerospace Eng, 32: 04019096.
Liu, Z., Feng, Y., Lei, G., Li, Y. 2018. Fluid thermal stratification in a non-isothermal liquid hydrogen tank under sloshing excitation. Int J Hydrogen Energ, 43: 22622–22635.
Liu, Z., Feng, Y., Lei, G., Li, Y. 2019b. Fluid sloshing dynamic performance in a liquid hydrogen tank. Int J Hydrogen Energ, 44: 13885–13894.
Liu, Z., Feng, Y., Lei, G., Li, Y. 2019c. Hydrodynamic performance on sloshing process in a liquid oxygen tank under intermittent excitation. Cryogenics, 98: 92–101.
Liu, Z., Feng, Y., Lei, G., Li, Y. 2019d. Hydrodynamic performance in a sloshing liquid oxygen tank under different initial liquid filling levels. Aerospace Sci Tech, 85: 544–555.
Liu, Z., Feng, Y., Lei, G., Li, Y. 2019e. Sloshing behavior under different initial liquid temperatures in a cryogenic fuel tank. J Low Temp Phys, 196: 347–363
Liu, Z., Feng, Y., Lei, G., Li, Y. 2019f. Sloshing hydrodynamic performance in cryogenic liquid oxygen tanks under different amplitudes. Appl Therm Eng, 150: 359–371.
Liu, Z., Feng, Y., Liu, Y., Yan, J., Li, Y. 2020. Effect of external heat input on fluid sloshing dynamic performance in a liquid oxygen tank. Int J Aeronaut Space Sci, 21: 879–888.
Liu, Z., Li, C. 2018. Influence of slosh baffles on thermodynamic performance in liquid hydrogen tank. J Hazard Mater, 346: 253–262.
Liu, Z., Li, Y., Jin, Y. 2016. Pressurization performance and temperature stratification in cryogenic final stage propellant tank. Appl Therm Eng, 106: 211–220.
Liu, Z., Li, Y., Jin, Y., Li, C. 2017. Thermodynamic performance of pre-pressurization in a cryogenic tank. Appl Therm Eng, 112: 801–810.
Liu, Z., Wang, L., Jin, Y., Li, Y. 2015. Development of thermal stratification in a rotating cryogenic liquid hydrogen tank. Int J Hydrogen Energ, 40: 15067–15077.
Loots, E., Pastoor, W., Buchner, B., Tveitnes, T. 2004. The numerical simulation of LNG sloshing with an improved volume of fluid method. In: Proceedings of the ASME 2004 23rd International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, OMAE2004-51085.
Ludwig, C., Dreyer, M. E., Hopfinger, E. J. 2013. Pressure variations in a cryogenic liquid storage tank subjected to periodic excitations. Int J Heat Mass Tran, 66: 223–234.
Ming, P., Duan, W. 2010. Numerical simulation of sloshing in rectangular tank with VOF based on unstructured grids. J Hydrodyn, 22: 856–864.
Oliveira, J. M., Kirk, D. R., Schallhorn, P. 2009. Analytical model for cryogenic stratification in a rotating and reduced-gravity environment. J Spacecraft Rockets, 46: 459–465.
Shao, J. R., Li, H. Q., Liu, G. R., Liu, M. B. 2012. An improved SPH method for modeling liquid sloshing dynamics. Comput Struct, 100–101: 18–26.
Wu, C. H., Chen B. F. 2012. Transient response of sloshing fluid in a three dimensional tank. J Mar Sci Technol, 20: 26–37.
Zhang, Y., Wan, D., Takanori, H. 2014. Comparative study of MPS method and level-set method for sloshing flows. J Hydrodyn, 26: 577–585.
Zhou, R., Vergalla, M., Chintalapati, S., Kirk, D., Gutierrez, H. 2012. Experimental and numerical investigation of liquid slosh behavior using ground-based platforms. J Spacecraft Rockets, 49: 1194–1204.