Mongolian hydraulic engineering: Gallery of my CFD

Тооцон бодох шингэний динамикийн үзэсгэлэн /Gallery of Computational Fluid Dynamics/

Тооцон бодох шингэний динамикийн Төгсгөлөг Ялгаварын болон Латтис Болцманы аргаар бодсон шингэний хөдөлгөөний бодлогуудын үр дүнгээс танилцуулж байна. Усыг физикээр будахуй буюу Coloring the water with physics

This page displays visualizations of the computational results performed by Ayurzana Badarch.

Агт морины аэродинамик - Racing horse aerodynamics (GPGPU parallel computation)

Шинжлэх ухааны график-дүрслэл (visualization) гэдэг нэг талаар урлаг (Уран зураг) мэт. Тооцооллын үр дүнд гарсан физик, механик, химийн хэмжигдэхүүнүүдийг орон зай болон цаг хугацааны хамаарлаар үзэгчдэд ойлгомжтой байхын тулд өнгөөр ялган харуулахад ихэнхдээ далд утга санаа агуулах уран зураг мэт харагддаг. Усны урсгалыг бид тунгалаг байдлаар хардаг бол тооцон бодсоны дараа гайхамшигт өнгөний янз бүрийн ялгаралаар бүхий л физик хэмжигдэхүүнүүдийг харж чадна. Энд л судлаач (researcher), эрдэмтэн (scientist), инженер (engineer) хүний мэлмий орчиж байгаа юм.

Графо-дүрслэлүүдийн зарим нь муу чанартай байгааг харгалзан болгооно уу. Яван чангарна гэж найдаж байна даа.

Тухлан сууж,

Таалан соёрхоно уу!

Дээрх саадтай урсгалын хэвтээ тэнхлэгийн дагуух хурдны босоо ба хэвтээ бүрдүүлэгчүүдийн хугацааны хувьсал (Stream wise horizontal and vertical components of velocity for the flow past a obstacle)

Хосояамада багшийн бичсэн кодоор бодсон Хүндийн хүчний үйлчлэлээр бий болох солилцох урсгалын бодлого (lock exchange flow or gravity current. DOI: 10.2208/jscejhe.72.I_355)

Солилцох урсгалын улмаар зөөгдөж буй хагшаасны хоёр төрлийн загвар (Lock-exchange problem with sediment transport modeled by two different approach. DOI: 10.2208/jscejhe.72.I_355)

Дээрх хүндийн хүчний үйлчлэлд савны дээд хэсэгт өлгөгдсөн хагшаасны мөхлөгүүд хөдөлгөөнд орж байгаа нь. Дээрх дүрс нь харьцуулалт, удаагын ганц том нь Томруулж харуулж байгаа байдал (DOI: 10.2208/jscejhe.72.I_355).

Голын амаас далайруу хагшаас цутгагдаж байгаа байдал. Хөх өнгөөр давстай усны концентрацийг харуулна. Харин бор өнгө нь адвекци-тархалтын тэгшитгэлээр бодогож байгаа хагшаасны концентрацийг, бор цэгүүд нь хагшаасны ширхэглэлийг загварчлах аргаар гарч байгаа үр дүнгүүд болно. Энэ програмыг Prof. Hosoyamada Tokuzo болон Ohtake Takeshi нар голчлон боловсруулсан юм.

Голын адгаас далайруу хагшаас цутгагдаж байгаа байдал (DOI: 10.2208/kaigan.72.I_1309).

Хоёр өөр төрлийн /олон-төрлийн шингэний бодлого/ шингэн нягтын үйлчлэлээр Райлейг-Тэйлор нарын тогтворгүйжилтийн урсгалыг үүсэж байна (Rayleigh Taylor instability by Multi-component flow)

Температурын ялгавараас бий болох байгалийн ковекцийн урсгал (Natural Convection flow. DOI: 10.13140/RG.2.2.33858.38080)

Сүвэрхэг орчин дотуурх шингэний урсгал (Flow through porous media)

Усан баганын задралын бодлого 400*200 хэмжээтэй торон дээр /Dam break simulation/

Усан баганын задралын бодлого 600*300 хэмжээтэй торон дээр /Dam break simulation. DOI: 10.1109/IFOST.2016.7884225/

Нимгэн босготой ус халиагуур дээгүүрх урсгал (Flow over a weir. DOI: 10.1109/IFOST.2016.7884225)

Шаталсан ус халиагуур дээгүүрх урсгал (Flow over Stepped Spillways. DOI: 10.1109/IFOST.2016.7884225)

Налуу гадарга дээрх давалгааны цохилт (Wave on the inclined surface)

Давалгаа

Доод хавтгай нь халуун, дээд хавтгай нь хүйтэн байх тохиолдолд Венардын конвекцийн урсгал үүснэ. (Rayleigh–Bénard convection)

Доод хашицдаа хоёр өөр нөхцөлтэй үед сүвэрхэг боомт дотуур шүүрэх урсгал (Porous dam with free surface flow. DOI: 10.5564/pmas.v56i01.674)

Хаалттай саванд мөс хөлдөх үзэгдэл (Freezing down in inclosure)

Битүү саванд мөс хайлах үзэгдэл (Melting of ice in enclosure) дээрх ус хөлдөхтэй урвуу үзэгдэл юм

Савны хагасыг дүүрсгэсэн мөсний хайлах үзэгдэл (Ice melting by the side. DOI: 10.13140/RG.2.2.33858.38080)

Ус хажуу талаасаа эхлэн хөлдөх үзэгдэл (Water freezing by the size. DOI: 10.13140/RG.2.2.33858.38080)

Усан дусал (Water droplets in still water)

Хатуу бөмбөлөг усан унасан нь (Solid particle in still water)

Хатуу бөмбөлөг усан дотор тунаж буй нь (Solid particle settling in liquid)

Ус халиагуурын доод хашицад байрлах 0 градустай мөс хайлж буй нь. Температурын оронг дүрслэн харуулав. (Ice bed with 0 degree Celsius melting in downstream of the weir. DOI: 10.13140/RG.2.2.27837.36325)

Ус халиагуурын доод хашицад байрлах 0 градустай мөс хайлж буй нь. Мөс усны харилцах үеийг хурдны векторын хамт харуулав. (Ice bed with 0 degree Celsius melting in downstream of the weir. DOI: 10.13140/RG.2.2.27837.36325)

Тооцон бодох шингэний динамикийн ерөнхий бодлогууд

Дугуй цилиндр саад тойрч урсах урсгал Рейнольдсын тоо 100, Стандарт ЛБА. (Flow past a circular cylinder Re=100)
convert -delay 1x50 100.avi 100a.gif

Дээрх Imagemagick кодонд байх 1х50 гэдэг нь 1 секундэнд 50 хүрээг гүйлгэ гэсэн утгатай болно.

Дугуй цилиндр тойрч урсах урсгал Рейнольдсын тоо 1900. Стандарт ЛБА.

Гурван үетэй шүргэх урсгал Рейнольдсын тоо 3000, 8000 (Three layer shear flow Re=3000, 8000. )
ffmpeg -i shear30a.avi -vf "[0:v]pad=iw*2:ih [in0]; movie=shear80a.avi [in1]; [in0][in1] overlay=634:0 [out]" out.avi
convert shear.avi -resize 50% sheara.gif

Энтропик ЛБА-ын тогтворшуулагч параметр, шүргэх урсгалын жишээн дээр. Сонирхолтой дүр зураг.

Мөсөн бөмбөлөг усан дотроос чөлөөлөгдөн улмаар хөвөх гэж оролдоно. Үүнийг Умбуур хязгаарын нөхцлөөр тооцоолсон юм. (Immersed boundary method for floating body on free surface flow)

Мөсөн шоо агаарын температурт хайлж байна. 10 дахин хурдлуулсан бичлэг. Температурын оронг харуулж байна. (Ice cube melting in ambient air condition - Temperature field. DOI: 10.5564/pmas.v58i3.1030)

Усан цоргилоор саван дахь мөсийг хайлуулах (Ice melting in glass with pouring water. DOI: 10.2208/jscejhe.73.I_607)

Тосонцэнгэлийн усан цахилгаан станцын турбины ус зайлуулах хэсгийн 2 хэмжээст гидравлик загварчлал. Турбин ажиллахгүй, ус өнгөрүүлж байгаа тохиолдол. (2D numerical simulation of the tailrace/outflow channel of Tosontsengel hydropower plant. DOI: 10.2208/jscejhe.73.I_607)

Доод хашицад нээлт үүсэх үеийн тооцоолол. Ус зайлуулах суваг бүрэн мөсөөр бүрхэгдсэн үед 4 градустай ус доод хашицад өгөгдөвөл 5 орчим минутын дараагаар мөс барилгатай уулзах хэсгээр хайлж нээлт бий болно. Энэ нээлт нь өвлийн турш оршино. (Open water forming simulation in the downstream channel of the hydropower plant in cold region. DOI: 10.2208/jscejhe.73.I_607)

Дугуй хэлбэртэй мөсний унаад хөвөх үеийн тооцоолол. Эхний хөдөлгөөнт дүрс нь хурдны оронг, дараагийн дүрс нь температурын оронг харлууна. Энэ тооцоолол нь усны гадарга дээр чөлөөтэй хөвөх, дурын хэлбэртэй обьектын жишээ юм. (The floating simulation of an ice cylinder on the free surface: the first one is the velocity field and the second one is the temperature field. This is preliminary example of the arbitrary shaped body floating on free surface by our newly proposed algorithm. DOI: 10.1007/978-3-319-70914-7_7)

Усны барилга байгууламжийн доогуурх шүүрэлтийн тооцоо. Анхны нөхцөл нь барилгын буурийн хөрс нь хуурай байна. Бор өнгөөр тэмдэглэгдсэн нь газрын гадарга ба ус урсаж эхлэхэд хуурай хөрсөнд ус нэвчин шингэж улмаар шүүрэлт явагдах ёстой. Энэ бодлогийг Чөлөөт гадаргуугын загвар болон Умбуур хязгаарын аргын тусламжтайгаар бодож байгаа юм. (Infiltration to seepage flow below the hydraulic structure. The simulation had been carried out using Free surface LBM method with Immersed boundary modification.)

Усны барилга байгууламжийн буурийн шүүрэлтийн тооцоо. Дээрх загвараас ялгаатай нь энэ загварт Дарсийн өргөтгөсөн тэгшитгэл болох Бринкманы загварыг ашигласанд байгаа юм. Энэ загварт сувэрхэгшилт болон хөрсний нэвчүүлэлт ашиглагдах бол дээрх загварт зөвхөн сүвэрхэгшилт ашиглагддаг юм. (Infiltration simulation by free surface lattice Boltzmann method with Brinkman model.)

Давалгааны кодоо дахин хянаж үзлээ. Чөлөөт гадаргуу дээр үүсээд байсан судлан тогтворгүйжилтийн алга болгох гэж оролдлоо. Энэ давалгааны анхны нөхцөл нь энгийн синусын долгион юм. (Revision into Wave code. Instability on free surface and LES turbulence are revised, tough It has improved.)

Ширүүн давалгаа болон давалгаа таслагчийн харилцан үйлчлэл. Давалгаа таслагч нь далайн эрэг орчимд давалгааны энергийг унтраах, хагшаасны зөөгдөлтийг зогсоох, эргийн хувьсалтыг удаашруулах зорилгоор баригддаг. (Violent wave and breakwater interactions. DOI: 10.15142/T3P92D)

Тосон цэнгэл усан цахилгаан станцын жижг турбины хоёр өөр горимд ажиллаж эхлэх үеийг харуулсан загварууд. Дээд талынх нь турбин бүрэн чадлаар, доод талых нь хамгийн бага зарцуулгатай үед. (Starting turbine running in Tosontsengel SHPP with max and min discharge)

Саадтай усан баганын задрал (Dam break with obstacle) Чөлөөт гадаргуутай шингэнийг тооцон бодох кодын олон тайвшралтын хугацаатай болгон өргөтгөх ажлыг хийж байна. Код жаахан алдаатай ажиллаж байгааг үүсэж байгаа хар цэгүүд илтгэнэ.

Гэр хүйтэн үеэс халуунаар үлээдэг зуухны тусламжтайгаар халах үеийн агаарын болон дулааны урсгал (Heating with forced convection flow, inner surface of the ger is fairly insulated.)

Гэр халуун үеэс хөрөх үеийн агаарын болон дулааны урсгал (Flow characteristic and temperature distribution during the ger gets cool down from warm condition)

Гэр хүйтэн үеэс энгийн зуухны тусламжтайгаар халах үеийн агаарын болон дулааны урсгал (As the same as above, but ger gets heat up from cold condition. )

Гэрийг шалны халаалтаар халаавал (Heating with the floor heating system)

Гэрийг нэг талаасаа үлээдэг халаагчаар халаавал (Heating with the center placed air-to-air heat pump)

Эргийн налуугын хөрсний усны түвшинд давалгаа нөлөөлөх нь (Wave effects on water table in porous plain slope)

Дээрхтэй адил налуутай боловч давалгааны өндөр болоод налуугын ус нэвтрүүлэх чанар өөр тохиолдолд (Slope is the same as above, but wave parameters and permeability of the slope are different: https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001679).

Трапец хэлбэртэй ус халиагуур дээгүүр ус урсахдаа намуун горимоос ширүүн горимд шилжинэ. Энэ үед урсгал муруйлттай болж даралт гидростатик бус шинжтэй болдог (Transitions between subcritical flow to supercritical flow is classical problem in hydraulics)

Нэгэн төрлийн болон нэгэн төрлийн бус сүвэрхэг орчин дотуурх шингэний урсгал (Difference between homogeneous and heterogeneous medium response to the flow: )