Burbuļu ķēdes magnetohidrodinamiskās plūsmas sadalījums dinamiskajās modās taisnstūrainā traukā

Abstract

Šis darbs demonstrē dynamic mode decomposition (DMD) analīzes lietderību un potenciālu divfāzu plūsmas analīzei. Tiek demonstrēts izstrādāts DMD algoritms, kas ir labi piemērots lielu, sarežģītu skaitliskās modelēšanas un/vai eksperimentā iegūto datu apstrādei. Tiek apskatīta vertikāla burbuļu ķēdes plūsma, taisnstūrainā traukā, ar šķidro galliju, ar un bez ārēja, statiska horizontāla magnētiska lauka. Magnetohidrodinamiska (MHD) burbuļu plūsma tiek skaitliski modelēta ar galīgo tilpumu (hidrodinamika) un galīgo elementu (elektromagnētisms) metodēm. Tiek apskatīts, kā, mainot burbuļu ieplūdes ātrumu, un magnētiskā lauka stiprumu, tiek ietekmētas burbuļu plūsmas struktūras, un burbuļu astes plūsmas dinamika gan gallija trauka, gan atsevišķa ceļojoša burbuļa atskaites sistēmā. Tas tiek veikts, analizējot plūsmas ātruma lauka dinamisko modu telpiskās struktūras, un modu statistiku, vienas trajektorijas un kopējās plūsmas laikā.

This work demonstrates the usefulness and potential of dynamic mode decomposition (DMD) for multiphase flow analysis. A custom developed DMD algorithm is shown to be well-suited for analysing large and complex datasets obtained from numerical simulations and/or experiments. Vertical bubble chain flow in a rectangular vessel filled with gallium is studied without and with an appied static horizontal magnetic field. Magnetohydrodynamic (MHD) bubble flow is numerically modeled using the finite volume (hydrodynamics) and finite element (electromagnetism) methods. It is studied how changing the bubble inflow velocity and the magnetic field strength affects the bubble flow structures and the bubble wake flow dynamics in both the gallium vessel and the bubble reference frames. This is done by analyzing the statistics of the flow velocity field modes over trajectory time and total flow time, as well as their spatial patterns.