Visualization of numerical results obtained for gas-particle flows using Lagrangian approaches to the dispersed phase description

Рассматриваются вопросы, связанные с визуализацией течений, содержащих твердые частицы или жидкие капли, в различных практических приложениях. Приводятся примеры визуального представления решений ряда задач двухфазной газовой динамики, связанных с расчетами течений в каналах и вихревых структурах и полученных при помощи лагранжевых подходов. Помимо традиционных подходов к визуализации вихревых течений с частицами и каплями, основанных на построении линий уровня различных характеристик потока, фазовых траекторий и распределений концентрации дискретных включений, применяются сечения Пуанкаре и метод локальных показателей Ляпунова, а также различные критерии идентификации вихревых образований в поле течения. Обсуждается дисперсия частиц в турбулентном потоке и формирование областей с повышенным содержанием дисперсной фазы. В логическом отношении лагранжевый подход к описанию двухфазных течений является простым, но в вычислительном отношении достаточно трудоемким, поскольку для имитации движения примеси требуетсяпроведение большого числа траекторных расчетов пробных частиц. Дополнительные вычислительные трудности связаны с необходимостью локализации частиц в контрольных объемах неструктурированной сетки и восполнением параметров несущего потока. Some issues related to the implementation and physical and mathematical support of computational experiments on the investigation of fluid and gas flows containing Lagrangian coherent vortex structures are considered. Methods and toolsdesigned to visualize vortical flows arising in various practical applications are discussed. Examples of visual representation of solutions of gas dynamics problems computed with Lagrangian approaches to the description of flows of fluid and gas are provided. In addition to traditional approaches to the visualization of vortex flows based on the construction of contours of various flow quantities, the phase trajectories of Lagrangian particles, the Poincare section, and the local Lyapunov exponent method are applied. The Lagrangian approach to the description of two-phase flows is relatively simple, but time-consuming from the computational point of view, because it requires a large number of trajectory calculations of sample particles. Additional computational difficulties come from the need of localization of particles in the control volumes of unstructured mesh and interpolation of flow quantities of gas phase.