Conservative ghost fluid method with an interface cell for compressible two-phase fluid simulations

圧縮性気液二相流解析のための界面セルを導入した保存性ゴースト流体法

神谷 朋宏 ; 吉田 啓之  

Kamiya, Tomohiro; Yoshida, Hiroyuki

本研究では、圧縮性気液二相流シミュレーションのために、volume of fluid (VOF)法とghost fluid法に基づく保存スキームを開発した。提案手法の圧縮性二相流体シミュレーションに対する性能と適用性を調べるために、いくつかの一次元および二次元数値テスト問題を扱った。その結果、提案手法の計算結果は厳密解や先行研究の数値計算結果とよく一致した。さらに、提案手法が質量、運動量、エネルギーをほぼ完全に保存できることも示された。以上から、提案手法は圧縮性二相流シミュレーションに適用することができ、質量、運動量、全エネルギーを保存することができると結論付けた。

In this study, we developed a conservative scheme based on a volume of fluid (VOF) and a ghost fluid method for liquid-gas two-phase compressible fluid simulations. We treated several one- and two-dimensional numerical problems to investigate the capability and applicability of the proposed method for compressible two-phase fluid simulations. The results agree well with the exact solutions or the numerical results of previous studies. Furthermore, the results also show that the proposed method can almost completely ensure the conservation property. Consequently, we concluded that the proposed method could simulate compressible two-phase flows and conserve mass, momentum, and total energy.