"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF7620
ETF7620 "Vertikaalsete kahefaasiliste vooluste turbulentse difusiooni ja osakeste põrkumisprotsesside matemaatiline modelleerimine erinevate meetoditega (1.01.2008−31.12.2010)", Aleksander Kartušinski, Tallinna Tehnikaülikool, Matemaatika-loodusteaduskond.
ETF7620
Vertikaalsete kahefaasiliste vooluste turbulentse difusiooni ja osakeste põrkumisprotsesside matemaatiline modelleerimine erinevate meetoditega
Turbulent diffusion and particle collision in gas-solid particle vertical pipe flows by various numerical approaches
1.01.2008
31.12.2010
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.10. FüüsikaP240 Gaasid, vedelike dünaamika, plasma1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)100,0
PerioodSumma
01.01.2008−31.12.2008150 000,00 EEK (9 586,75 EUR)
01.01.2009−31.12.2009144 000,00 EEK (9 203,28 EUR)
01.01.2010−31.12.2010130 896,00 EEK (8 365,78 EUR)
27 155,81 EUR

Aleksander Kartušinski ETF 2008/ETF7620 taotlus Vertikaalsete kahefaasiliste vooluste turbulentse difusiooni ja osakeste põrkumisprotsesside matemaatiline modelleerimine erinevate meetoditega Annotatsioon Antud projekt on suunatud kahefaasiliste vooluste matemaatilise modelleerimise erinevate meetodite analüüsile ja rakendamisele eesmärgiga arendada edasi kahefaasiliste vooluste teoreetilisi aluseid ning määratleda suurema täpsusega disperssete vooluste füüsikalisi parameetreid. Projekti konkreetseks eesmärgiks on rakendada otsese arvmodelleerimise meetodit (DNS) Lagrange`i koordinaatsüsteemis kahefaasiliste vooluste uuringute läbiviimiseks ning määrata turbulentse difusiooni ja osakeste vaheliste põrkeprotsesside mõju tahkete osakeste jaotumisele üles- ja alla-suunatud toruvoolustes ning võrrelda saadud tulemusi seni kasutatud meetoditega nagu TBL (turbulentse piirikihi lähendus), 2D RANS (Reynoldsi keskmistatud Navier’-Stokes’i võrrandite) ja 2D PDF (tõenäosuse jaotusfunktsioon) lähendustes saadud tulemustega. Kasutades otsese arvmodelleerimise DNS meetodit on võimalik matemaatiliselt kirjeldada osakeste ja turbulentsete keeriste koostoimeprotsesse spektrites Kolmogorovi mikromastaabist kuni keeriste integraalse makromastaabini. Antud meetodi suurimaks eeliseks on, et ei ole vaja kasutada erinevaid meetodeid momendivõrrandite sulgemiseks, vaid võrrandid lahendatakse otse, kasutades spektraalmeetodit, kirjeldades erinevaid turbulentseid struktuure Kolmogorovi mikromastaabist kuni integraalse makromastaabini. Metoodiliselt on uuring jaotatud kolme etappi: 1) vertikaalse toruvooluse DNS modelleerimine arvestamata osakeste vahelisi põrkeprotsesse; 2) vertikaalse toruvooluse DNS modelleerimine arvestades osakeste vahelisi põrkeprotsesse Lagrange’i stohhastilise põrkemudeliga; 3) DNS-Lagrange’i lähendusega ja kahe vedeliku mudelitega TBL, RANS ja PDF, saadud tulemuste võrdlemine. Projekt viiakse läbi tihedas rahvusvahelises koostöös, kasutades Itaalia Udine Ülikooli professori A. Soldati teadusliku uurimisgrupi DNS programme, Saksamaa Halle-Wittenbergi Ülikoolis väljatöötatud prof. Sommerfeldi stohhastilist mudelit osakeste põrkeprotsesside kirjeldamiseks ja Põhja-Texase Ülikooli (North Texas University, USA) juures asuva arvutikeskuse (San Antonio Computer Centre for Computational Studies) superarvuteid.
Aleksander Kartušinski, Application ETF2008/ETF7620 Turbulent diffusion and particle collision in gas-solid particle vertical pipe flows by various approaches. Abstract Analysis and application of different methods and approaches of mathematical modelling of gas-solid particle two-phase flows is the goal of the project. The aim is to expand theoretical base of two-phase flows and determine physical parameters of dispersed flows using accurate high resolved DNS codes. The direct goal of the project is implementation of DNS codes and Lagrange’s approach to study two-phase turbulent flows and to determine the impact of turbulent diffusion and collision between solid particles, using hard-sphere collision model approach, to the distribution of particles in up and downward pipe flows obtained by DNS codes, TBL, 2D RANS and 2D PDF approaches and compare these results. The use of DNS method makes possible to describe mathematically by numerical simulations interaction processes between solid particles and turbulence in wide range of turbulence scales change including the smallest Kolmogorov turbulence length scale as well as macroscopic integral turbulence scale. The biggest advantage of such simulation is that there is no need to use different methods for closure momentum equations because these equations will be resolved by DNS codes using Fourier spectral method. The project is divided into three stages: 1) running DNS simulations in up/downward pipe flows without particles; 2) the same including particles turbulent diffusion (one-way coupling) and particle-particle collisions (two/four-way couplings), and 3) comparison of results obtained by DNS-Lagrange approach and two-fluid models using for this purpose TBL, RANS and PDF approaches. This study is planned to fulfil in international collaboration using DNS codes from scientific research group of Prof. A. Soldati from University of Udine (Italy), using stochastic Lagrangian modelling approach for inter-particle collisions by Prof. M. Sommerfeld from Martin-Luther University, Halle-Wittenberg, and computing facilities (main frame/supercomputer) within scientific cooperation with Prof. E. Michaelides from the North Texas University (San Antonio, USA).