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新墨西哥州詹森。;医学硕士Hulsen。;Anderson，医学博士。

使用扩散界面模型模拟两相牛顿流体和粘弹性流体中的刚性粒子。 （英语） Zbl 1390.76323号

计算。流体 156, 81-96 (2017).
摘要：在两相流中颗粒的模拟中，常采用扩散界面模型来描述流体-流体界面。扩散界面模型可以自然地处理移动接触线和拓扑变化，但通常选择的界面厚度大于物理界面厚度。我们使用流体-流体界面的扩散界面模型，系统地研究了界面厚度和流体扩散对两相流中刚性粒子运动的影响。对于流体-流体界面，还考虑了一个尖锐的界面模型，预计该模型将作为界面厚度趋于零的极限情况。研究的第一种情况是一个球形粒子在充满两种牛顿流体的封闭圆柱形容器中，在该容器中，粒子通过一个力向流体-流体界面移动。所研究的第二种情况是两相粘弹性剪切流中刚性粒子的迁移。颗粒的迁移是由于流体的粘弹性性质的对比，这是以前文献中没有报道过的现象。对于这两种情况，当界面厚度减小时，扩散界面模型的结果收敛于尖锐界面模型。然而，结果表明，界面厚度和流体的扩散在粒子与扩散流体-流体界面相互作用的最终动力学中起着关键作用。

引用于2文件

MSC公司：

76米10 有限元方法在流体力学问题中的应用
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
76A10号 粘弹性流体
76T20型 悬架

关键词：

方程;扩散界面;sharp接口;粘弹性的;悬浮颗粒物;有限元法

软件：

Gms小时
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\textit｛N.O.Jaensson｝等人，计算机。流体156，81--96（2017；Zbl 1390.76323）
全文： 内政部 链接

参考文献：

[1] 皮克林，美国，《乳液》，《化学文摘》，912001-2021，（1907）
[2] Hartland，S.，《刚性球体到可变形液体/液体界面的方法》，《胶体界面科学杂志》，26，4，383-394，（1968）
[3] Hartland，S.，《刚性球体和可变形流体-液体界面之间的排水膜剖面》，化学工程科学，24987-995，（1969）
[4] 利尔·L·G。；Lee，S.H.，可变形流体界面附近的粒子运动，高级胶体界面科学，17，61-81，（1982）
[5] 曼加，M。；Stone，H.A.，气泡、液滴和刚性球体通过流体-流体界面的低雷诺数运动，流体力学杂志，287279-298，（1995）
[6] 辛格，P。；约瑟夫，D.D。；Aubry，N.，《悬浮在液-液表面上颗粒的分散和吸引》，《软物质》，第64310-4325页，（2010年）
[7] 迪特里希，N。；Poncin，S。；Li，H.Z.，平面液-液界面的动态变形，实验流体，501293-1303，（2011）
[8] 德维伦纽夫，V.W.A。；阿尔茨，D.G.A.L。；Lekkerkerker，H.N.W.，比较刚性球体和可变形液滴朝向可变形流体表面的方法，胶体表面a，282-283，61-67，（2006）
[9] Jackmin，D.，《扩散流体界面的接触线动力学》，《流体力学杂志》，402，57-88，（2000）·Zbl 0984.76084号
[10] Siqueira，D.F。；舒伯特，D.W。；Erb，V。；斯坦姆，M。；Amato，J.P.，用中子反射仪和椭圆偏振仪测量不相容聚合物系统PS/pnbma的界面厚度，胶体聚合物科学，273，1041-1048，（1995）
[11] 科尔·P·J。；库克，R.F。；Macosko，C.W.，与界面纠缠相关的不互溶聚合物之间的粘附，大分子，362808-2815，（2003）
[12] 安德森，D.M。；麦克法登，G.B。；Wheeler，A.A.，流体力学中的扩散界面方法，《流体力学年鉴》，第30期，第139-165页，（1998年）·Zbl 1398.76051号
[13] 罗林森，J.S。；Widom，B.，毛细现象的分子理论，（1982），克拉伦登出版社，牛津
[14] 斯特拉特福德，K。；阿迪卡里，R。；帕戈纳巴拉加，I。；德斯普拉特，J.-C。；Cates，M.，界面处的胶体堵塞：通往流体双连续凝胶的途径，科学，3092198-2201，（2005）
[15] Choi，Y.J。；Anderson，P.D.，《两相流中悬浮颗粒的Cahn-Hilliard建模》，《国际数值方法流体》，69，5，995-1015，（2012）·兹比尔1253.76055
[16] Cates，M.E。；德斯普拉特，J.-C。；斯坦塞尔，P。；瓦格纳，A.J。；斯特拉特福德，K。；Adhikari，R.，二元流体混合物格子Boltzmann模拟中的物理和计算缩放问题，Philos Trans R Soc A，36318331917-1935，（2005）
[17] Millett，P.C。；Wang，Y.U.，模拟流体-流体界面任意形状颗粒的扩散界面场方法，胶体界面科学杂志，353，46-51，（2011）
[18] Aland，S。；Lowengrub，J。；Voigt，A.，《流体-流体界面处的粒子：新的Navier-Stokes-Cahn-Hilliard表面-相场晶体模型》，《物理评论E》，86，046321，（2012）
[19] 哈，C。；Scriven，L.E.，固体/液体/流体接触线稳态运动的流体动力学模型，胶体界面科学杂志，35，85-101，（1970）
[20] 维尔隆，M.M。；Hulsen，医学硕士。；安德森，P.D。；Maffettone，P.L.，使用任意拉格朗日-欧拉技术模拟剪切流下流体中的可变形系统，计算流体，90，88-100，（2014）·Zbl 1391.76041号
[21] Yon，S。；Pozrikidis，C.，存在表面活性剂时流过界面的流动的有限体积/边界元方法，应用于粘性液滴的剪切流动，计算流体，27，8，879-902，（1998）·Zbl 0978.76058号
[22] 巴雷特，J.W。；Garcke，H。；Nürnberg，R.，四阶几何演化方程的参数有限元方法，计算物理杂志，222，1，441-467，（2007）·Zbl 1112.65093号
[23] Batchelor，G.K.，《无力颗粒悬浮液中的应力系统》，《流体力学杂志》，41，545-570，（1970）·Zbl 0193.25702号
[24] 彼得斯，G.W.M。；Hansen，S。；Meijer，H.E.H.，分散混合物的本构建模，《流变学杂志》，45，3，659-689，（2001）
[25] Landau，L.D。；Lifshitz，E.M.，流体力学，（1959），马萨诸塞州艾迪森·韦斯利·雷丁·Zbl 0146.22405号
[26] 卡恩，J.W。；Hilliard，J.E.，非均匀系统的自由能。I.界面自由能，《化学物理杂志》，28，2，258-267，（1958）·Zbl 1431.35066号
[27] 冈顿，J.D。；米格尔，M.S。；Sahni，P.S.，《一阶相变的动力学》，第8卷，（1983年），伦敦学术出版社
[28] 岳，P。；Feng，J.J。；刘，C。；沈J.，一种模拟复杂流体两相流的扩散界面方法，流体力学杂志，515293-317，（2004）·Zbl 1130.76437号
[29] Starovoitov，V.N.，《允许毛细管力的双组分液体运动模型》，《应用机械技术物理杂志》，35，6，891-897，（1994）·Zbl 0999.76595号
[30] Antanovskii，L.K.，毛细作用的相场模型，物理流体，7，4，747-753，（1995）·Zbl 1039.76502号
[31] Abels，H。；Lengeler，D.，《关于两相流扩散界面模型的尖锐界面极限》，《界面自由边界》，16，395-418，（2014）·Zbl 1319.76058号
[32] 坎佩罗，F。；Hernández-Machado，A.，流体囊泡的动力学模型和静止形状，Eur Phys J E，20，37-45，（2006）
[33] Jackmin，D.，使用相场建模计算两相Navier-Stokes流，计算物理杂志，155，96-127，（1999）·Zbl 0966.76060号
[34] Lowengrub，J。；Truskinovsky，L.，《准不可压缩Cahn-Hilliard流体和拓扑跃迁》，Proc R Soc London A，4542617-2654，（1998）·Zbl 0927.76007号
[35] Abels，H。；Garcke，H。；Grün，G.，不同密度不可压缩两相流的热力学一致、框架无关扩散界面模型，数学模型方法应用科学，22，03，1150013，（2012）·Zbl 1242.76342号
[36] 巴雷特，J.W。；布洛伊，J.F。；Garcke，H.，具有简并迁移率的Cahn-Hilliard方程的有限元近似，SIAM J Numer Ana，37，1，286-318，（1999）·Zbl 0947.65109号
[37] Abels，H。；德普纳，D。；H.，G.，关于具有简并迁移率的不可压缩navierstokes/cahnhilliard系统，Ann Inst Henri Poincare（C）非线性分析，30，6，1175-1190，（2013）·Zbl 1347.76052号
[38] 岳，P。；周，C。；Feng，J.J.，液滴的自发收缩和相场模拟中的质量守恒，计算物理杂志，223，1-9，（2007）·Zbl 1115.76077号
[39] 格洛温斯基，R。；潘，T.-W。；赫斯拉，T.I。；Joseph，D.，颗粒流的分布式拉格朗日乘子/虚拟域方法，Int J多相流，25555-794，（1999）·Zbl 1137.76592号
[40] Aland，S.，两相流扩散界面模型的时间积分，《计算物理杂志》，26258-71，（2014）·兹比尔1349.82065
[41] 米特里亚斯，C。；Jaensson，N.O。；Hulsen，医学硕士。；Anderson，P.D.，小振幅振荡剪切流中气泡悬浮的直接数值模拟，《Rheol Acta》，56，6，555-565，（2017）
[42] 胡海华。；北卡罗来纳州巴坦卡。；Zhu，M.Y.，使用任意拉格朗日-欧拉技术对流体-固体系统进行直接数值模拟，计算物理杂志，169427-462，（2001）·Zbl 1047.76571号
[43] Geuzaine，C。；Remacle，J.-F.，Gmsh:一种内置预处理和后处理设施的三维有限元网格生成器，国际数值方法工程杂志，79，11，1309-1331，（2009）·Zbl 1176.74181号
[44] 达维诺，G。；Tuccillo，T。；马费通，P.L。；Greco，F。；Hulsen，M.A.，剪切流作用下粘弹性流体中颗粒迁移的数值模拟，计算流体，39，709-721，（2010）·Zbl 1242.76338号
[45] Jaensson，N.O。；Hulsen，医学硕士。；Anderson，P.D.，Stokes-Cahn-Hilliard含悬浮刚性颗粒两相流的公式和模拟，计算流体，111，1-17，（2015）·Zbl 1410.76455号
[46] 达维诺，G。；Hulsen，M.A.，无粘性溶剂贡献的粘弹性流体流动的解耦二阶瞬态方案，《非牛顿流体力学杂志》，165，1602-1612，（2010）·Zbl 1274.76264号
[47] 布鲁克斯，A.N。；Hughes，T.J.R.，对流主导流动的流线迎风/Petrov-Galerkin公式，特别强调不可压缩Navier-Stokes方程，计算方法应用机械工程，32，199-259，（1982）·Zbl 0497.76041号
[48] Hulsen，医学硕士。；法塔尔·R。；Kupferman，R.，高weissenberg数下粘弹性流体流经圆柱体的流动：使用矩阵对数的稳定模拟，《非牛顿流体力学杂志》，127，27-39，（2005）·Zbl 1187.76615号
[49] Jaensson，N.O。；Hulsen，医学硕士。；Anderson，P.D.，用于模拟Cahn-Hilliard流体中刚性粒子的XFEM和无边界网格方法之间的比较，计算流体，148121-136，（2017）·Zbl 1410.76177号
[50] Khatavkar，V.公司。；安德森，P.D。；Meijer，H.E.H.，《关于扩散界面模型的缩放》，化学工程科学，612364-2378，（2006）
[51] Yue，P。；周，C。；Feng，J.J.，移动接触线Cahn-Hilliard模型的尖锐界面极限，流体力学杂志，645，279-294，（2010）·Zbl 1189.76074号
[52] 盖勒，A.S。；Lee，S.H。；Leal，L.G.，《垂直于可变形界面的球形粒子的蠕变运动》，《流体力学杂志》，169，27-69，（1986）·Zbl 0623.76114号
[53] 达维诺，G。；Snijkers，F。；帕斯基诺，R。；Hulsen，医学硕士。；Greco，F。；Maffettone，P.L.，《Couette流中悬浮在粘弹性液体中的球体的迁移：实验和模拟》，《流变学报》，51，3，215-234，（2012）
[54] Elias，L。；Fenouillot，F。；Majesté，J.-C。；马丁·G。；Cassagnau，P.，聚合物共混物中纳米二氧化硅颗粒的迁移，《Polym Sci》B部分，46，1976-1983，（2008）
[55] 考克斯·R·G。；齐亚，I.Y.Z。；Mason，S.G.，剪切悬浮液中的粒子运动XXV。圆柱和球体周围的流线，《胶体界面科学杂志》，27，1，7-18，（1968）
[56] 达维诺，G。；Hulsen，医学硕士。；Snijkers，F。；Vermant，J。；Greco，F。；Maffettone，P.L.，剪切流作用下粘弹性液体中球体的旋转。第一部分：模拟结果，《流变杂志》，52，6，1331-1346，（2008）
[57] Snijkers，F。；达维诺，G。；Maffettone，P.L。；Greco，F。；Hulsen，医学硕士。；Vermant，J.，在剪切流作用下粘弹性液体中球体的旋转。第二部分：实验结果，《流变杂志》，53，2，459-480，（2009）
[58] Jaensson，N.O。；Hulsen，医学硕士。；Anderson，P.D.，粘弹性流体中颗粒排列的直接数值模拟，《非牛顿流体力学杂志》，235，125-142，（2016）
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