×

具有传热的颗粒流动的虚拟域方法。 (英语) Zbl 1160.76382号

摘要:Glowinski等人的分布式拉格朗日乘子/虚拟域(DLM/FD)方法[R.格洛温斯基等,《国际多相流杂志》25,第5期,755–794(1999;Zbl 1137.76592号)]扩展用于处理二维颗粒流中的传热。流场和温度场之间的耦合采用Boussinesq近似。流体流动方程在半交错网格上用有限差分投影法求解。在我们的算子分裂方案中,流体方程中保留了前一时间层的拉格朗日乘子,刚体运动约束和Dirichlet温度边界条件的新Lagrange乘子由简化鞍点问题确定,而对于同时考虑颗粒边界内固体热传导的问题,提出了一种基于拉格朗日乘子完全显式计算的非常简单的方案。通过将我们对偏心放置在方形盒子中的热圆柱体驱动的自然对流和垂直通道中冷圆形颗粒沉降的结果与文献中的数据进行比较,验证了我们对浸没边界上固定温度情况的代码。自由移动颗粒边界上温度自由变化的情况下的代码被应用于分析盒子中催化剂颗粒的运动,特别是分别分析纳米流体和剪切的非胶体悬浮液的热导率。我们的初步计算结果支持这样的论点,即流体中的微热对流是纳米流体异常高导热性的主要原因。结果表明,Peclet数对剪切非胶体悬浮液的扩散相关导热系数起负作用,而Reynolds数则相反。

MSC公司:

76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
76T20型 悬架
80A20型 传热传质、热流(MSC2010)

软件:

变形杆菌属
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 胡海华。;Patankar,A。;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,J.Compute。物理。,169, 427-462 (2001) ·Zbl 1047.76571号
[2] 拉德,A.J.C。;Verberg,R.,《颗粒流体悬浮液的晶格-玻尔兹曼模拟》,《美国国家物理杂志》。,104, 1191-1251 (2001) ·Zbl 1046.76037号
[3] Höfler,K。;Schwarzer,S.,《带约束力的Navier-Stokes模拟:粒子流和复杂几何体的有限差分法》,Phys。版本E,61,7146-7160(2000)
[4] 格洛温斯基,R。;潘,T.-W。;赫斯拉,T.I。;Joseph,D.D.,颗粒流的分布式拉格朗日乘子/虚拟域方法,国际多相流杂志,25755-794(1999)·兹比尔1137.76592
[5] Sierou,A。;Brady,J.F.,《加速斯托克斯动力学模拟》,J.流体力学。,448, 115-146 (2001) ·Zbl 1045.76034号
[6] Lomholt,S.公司。;Stenum,B。;Maxey,M.R.,《颗粒流力耦合方法的实验验证》,《国际多相流杂志》,28,225-246(2002)·Zbl 1136.76564号
[7] Lomholt,S.公司。;Maxey,M.R.,颗粒两相流的力耦合方法:Stokes流,J.Comput。物理。,184, 381-405 (2003) ·Zbl 1047.76100号
[8] 格洛温斯基,R。;潘,T.-W。;Périaux,J.,Dirichlet问题和应用的虚拟域方法,Comp。方法。申请。机械。工程,111,283-303(1994)·Zbl 0845.73078号
[9] 格洛温斯基,R。;潘,T.-W。;Périaux,J.,用Navier-Stokes方程模拟的外部不可压缩粘性流的虚拟域方法,Comp。方法。申请。机械。工程,112133-148(1994)·Zbl 0845.76069号
[10] 格洛温斯基,R。;潘,T.-W。;Périaux,J.,Dirichlet问题的拉格朗日乘子/虚拟域方法。对一些流问题的推广,Jpn。J.Ind.申请。数学。,12, 87-108 (1995) ·Zbl 0835.76047号
[11] 格洛温斯基,R。;潘,T.-W。;Périaux,J.,运动刚体周围不可压缩粘性流数值模拟的拉格朗日乘子/虚拟域方法(I):刚体运动先验已知的情况,CR Acad。科学。巴黎,324361-369(1997)·Zbl 0885.76073号
[12] Bertrand,F。;Tanguy,P.A。;Thibault,F.,《不可压缩流体流动问题的三维虚拟域方法》,国际J·数值。方法。流体,25719-736(1997)·Zbl 0896.76033号
[13] Tanguy,P.A。;Bertrand,F。;拉比,R。;Brito De La Fuente,E.,双叶片行星搅拌器中粘塑性浆料混合的数值模拟,Trans。IChemE,74,A部分,499-504(1996)
[14] 格洛温斯基,R。;潘,T.-W。;赫斯拉,T.I。;约瑟夫,D.D。;Periaux,J.,《运动刚体不可压缩粘性流直接数值模拟的虚拟域方法:颗粒流应用》,J.Compute。物理。,169, 363-426 (2001) ·Zbl 1047.76097号
[15] 于,Z。;Phan Thien,N。;范,Y。;Tanner,R.I.,粒子系统的粘弹性迁移率问题,J.非牛顿流体力学。,10487-124(2002年)·Zbl 1058.76592号
[16] 于,Z。;Phan Thien,N。;Tanner,R.I.,垂直管中球体运动的动力学模拟,J.流体力学。,518, 61-93 (2004) ·Zbl 1131.76313号
[17] Hwang,W.R。;Hulsen,医学硕士。;Meijer,H.E.H.,滑动双周期框架中粘弹性流体中颗粒悬浮的直接模拟,J.非牛顿流体力学。,121, 15-33 (2004) ·Zbl 1143.76591号
[18] Peskin,C.S.,《心脏血流的数值分析》,J.Compute。物理。,25, 220-252 (1977) ·Zbl 0403.76100号
[19] Yu,Z.,流体/柔体相互作用的DLM/FD方法,J.Compute。物理。,207, 1-27 (2005) ·Zbl 1177.76304号
[20] 施,X。;Phan-Thien,N.,流体-结构相互作用格子Boltzmann方法框架下的分布式拉格朗日乘子/虚拟域方法,J.Compute。物理。,206, 81-94 (2005) ·Zbl 1087.76543号
[21] 米塔尔·R。;Iacarino,G.,《浸没边界法》,年。流体力学版次。,37, 239-261 (2005) ·Zbl 1117.76049号
[22] Fadlun,E.A。;Verzicco,R。;奥兰迪,P。;Mohd-Yusof,J.,《三维复杂流动模拟的复合浸没边界有限差分方法》,J.Compute。物理。,161,35-60(2000年)·Zbl 0972.76073号
[23] 北卡罗来纳州巴坦卡。;辛格,P。;约瑟夫,D.D。;格洛温斯基,R。;Pan,T.W.,颗粒流分布式拉格朗日乘子/虚拟域方法的新公式,国际多相流杂志,261509-1524(2000)·Zbl 1137.76712号
[24] 东,S.C。;刘,D。;马克西,M.R。;Karniadakis,G.E.,Spectral分布式拉格朗日乘子法:算法和基准测试,J.Compute。物理。,195695-717(2004年)·兹比尔1115.76349
[25] Uhlmann,M.,《模拟颗粒流的直接强迫浸没边界法》,J.Compute。物理。,209, 448-476 (2005) ·Zbl 1138.76398号
[26] 北卡罗来纳州夏尔马。;Patankar,N.A.,《刚性颗粒流直接数值模拟的快速计算技术》,J.Compute。物理。,205, 439-457 (2005) ·Zbl 1087.76533号
[27] Z.Feng。;Michaelides,E.E.,Proteus:颗粒流模拟中的直接强制方法,J.Compute。物理。,202, 20-51 (2005) ·Zbl 1076.76568号
[28] Kim,D。;Choi,H.,任意运动物体周围流动的浸没边界法,J.Compute。物理。,212, 662-680 (2006) ·Zbl 1161.76520号
[29] Baaijens,F.P.T.,《流体-结构相互作用的虚拟域/砂浆单元法》,国际期刊数值。方法。流体,35,743-761(2001)·Zbl 0979.76044号
[30] 麦肯纳,T.F。;斯皮茨,R。;Cokljat,D.,《催化剂的传热与计算流体动力学》,AIChE J.,452392-2410(1999)
[31] 凯布林斯基,P。;伊斯曼·J·A。;Cahill,D.G.,《热传输用纳米流体》,马特。今天,8,36-44(2005)
[32] 麦克斯韦,J.C.,《电磁学论著》(1873),克拉伦登:克拉伦登牛津
[33] Prasher,R。;巴塔查里亚,P。;Phelan,P.E.,纳米胶体溶液(纳米流体)的导热性,物理。修订稿。,94, 025901 (2005)
[34] 张成泽。;Choi,S.U.S.,布朗运动在纳米流体导热性增强中的作用,应用。物理学。莱特。,84, 4316-4318 (2004)
[35] 尼杰梅斯兰,M。;Dixon,A.G.,球形固定床中流体流动和壁面传热的CFD研究,AIChE J.,50906-921(2004)
[36] 甘·H。;Chang,J.Z。;Feng,J.J。;Howard,H.H.,固体颗粒沉降与热对流的直接数值模拟,J.流体力学。,481385-411(2003年)·兹比尔1075.76059
[37] 甘·H。;Feng,J.J。;Howard,H.H.,《熔融固体颗粒沉降的模拟》,《国际多相流杂志》,29,751-769(2003)·Zbl 1136.76513号
[38] Kim,J。;Choi,H.,《模拟复杂几何体中传热的浸没边界有限体积法》,《K.S.M.E.国际期刊》,第18期,第1026-1035页(2004年)
[39] 帕切科,J.R。;Pacheco-Vega,A。;Rodić,T。;Peck,R.E.,在非交错网格上使用浸没边界有限体积法对传热和流体流动问题进行数值模拟,Numer。热传输。B部分:基础,48,1-24(2005)
[40] Girault,V。;Raviart,P.-A.,《Navier-Stokes方程的有限元方法:理论和算法》(1986年),Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin·兹伯利0585.65077
[41] Armfield,S。;Street,R.,《交错网格上Navier-Stokes方程分数步法时间精度的分析与比较》,国际期刊Numer。方法。流体,38,255-282(2002)·Zbl 1027.76033号
[42] 出版社,W.H。;Teukolsky,S.A。;韦特林,W.T。;Flannery,B.P.,《FORTRAN中的数字配方:科学计算的艺术》(1992),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 0778.65002号
[43] 克罗,C。;Sommerfeld,M。;Tsuji,Y.,《带液滴和颗粒的多相流》(1998),CRC出版社:CRC出版社,佛罗里达州博卡拉顿
[44] 舞蹈,S.L。;气候,E。;Maxey,M.R.,《碰撞障碍物对随机悬浮体流的影响》,Phys。流体,16828-831(2004)·Zbl 1186.76123号
[45] Nguyen,N.Q。;Ladd,A.J.C.,《晶格的润滑修正——粒子悬浮的Boltzmann模拟》,物理。修订版E,66046708(2002)
[46] 杰弗里·D·J。;Onishi,Y.,低雷诺数流动中两个不等刚性球体阻力和导纳函数的计算,流体力学杂志。,139, 261-290 (1984) ·Zbl 0545.76037号
[47] Cichocki,B。;Jones,R.B.,《硬壁附近球形粒子的图像表示》,《物理a》,258273-302(1998)
[48] Kromkamp,J。;Van Den Ende,D.T.M。;Kandhai博士。;范德斯曼,R.G.M。;Boom,R.M.,非零雷诺数下非布朗悬浮液中剪切诱导的自扩散和微观结构,《流体力学杂志》。,529, 253-278 (2005) ·Zbl 1068.76085号
[49] Sierou,A。;Brady,J.F.,《浓缩非胶体悬浮液的流变学和微观结构》,J.Rheol。,46, 1031-1056 (2002)
[50] 德米尔季奇,i。;Lilek,。;Perić,M.,《非正交网格的流体流动和传热试验问题:基准解》,《国际数值杂志》。方法。流体,15329-354(1992)·Zbl 0825.76631号
[51] 斯卡多维利,R。;Zaleski,S.,自由表面和界面流动的直接数值模拟,年度。流体力学版次。,31, 567-603 (1999)
[52] Sethian,J.A。;Smereka,P.,《流体界面的液位设置方法》,年。流体力学版次。,35, 341-372 (2003) ·Zbl 1041.76057号
[53] 朱,L。;Peskin,C.S.,用浸没边界法模拟流动肥皂膜中的摆动柔性纤维,J.Compute。物理。,179, 452-468 (2002) ·Zbl 1130.76406号
[54] 网址:www.anter.com/6000.htm;网址:www.anter.com/6000.htm
[55] Batchelor,G.K.,《无力颗粒悬浮液中的应力》,《流体力学杂志》。,41, 545-570 (1970) ·Zbl 0193.25702号
[56] Leal,L.G.,剪切悬浮液的宏观传输特性,J.胶体相互作用科学。,58296(1977年)
[57] Brady,J.F。;Bossis,G.,斯托克斯动力学,年度。流体力学版次。,20, 111-157 (1988)
[58] Lee,S。;Choi,美国南部。;李,S。;伊士曼,J.A.,《含氧化物纳米粒子流体导热性的测量》,Trans。ASME,J.传热。,121, 280-289 (1999)
[59] 佩林斯,W.T。;麦克费德兰,R.C。;McKenzie,D.R.,圆柱规则阵列的传输特性,Proc。罗伊。Soc.,爵士。A、 369207-225(1979)
[60] Banchio,A.J。;Brady,J.F.,《加速斯托克斯动力学:布朗运动》,J.Compute。物理。,118, 10323-10332 (2003)
[61] Ladd,A.J.C.,《胶体粒子的短时运动:通过波动晶格Boltzmann方程的数值模拟》,Phys。修订稿。,70, 1339-1342 (1993)
[62] 北卡罗来纳州夏尔马。;Patankar,N.A.,《使用波动流体动力学方程对粒子布朗运动进行直接数值模拟》,J.Compute。物理。,201, 466-486 (2004) ·Zbl 1061.76086号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。