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平行壁间惯性剪切流中球体的动力学。 (英语) Zbl 1461.76137号

小结:通过格子Boltzmann方法计算了不同粒子雷诺数下牛顿流体在无限平行壁间的环境简单剪切流中刚性球的运动,其中(G)是剪切的速度梯度\(a\)是粒子半径;和\(nu\)是流体的运动粘度。对于中性浮球,存在一个临界值(Re_p),低于该临界值时,水动力升力有一个单一的零交叉,将粒子驱动到通道中心的平衡位置。在临界(Re_p)以上,球体的平衡位置发生了超临界的干叉分岔;惯性升力产生三个平衡位置:中心的一个不稳定平衡位置和距离中心等距的两个稳定平衡位置。临界(Re_p)出现在向非定常流动过渡的下方,并随着颗粒约束比的增加而增加,其中(H)是通道高度。非中性浮球的平衡位置以取决于航道方向(即水平或垂直)的方式向航道的围壁移动。在这两种通道排列中,重力打破了粒子动力学关于通道中心线的对称性,导致临界(Re_p)以上的不完美分岔。然而,足够强大的重力将打破分岔,并产生一个偏离中心的平衡位置。最后,我们考虑剪切流停止或反转时的中性浮球。

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76D25型 尾迹和喷流
37N10号 流体力学、海洋学和气象学中的动力系统
76D17号 粘性涡流
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参考文献:

[1] Aidun,C.K.,Lu,Y.&Ding,E.-J.1998使用离散Boltzmann方程对惯性颗粒悬浮液进行直接分析。《流体力学杂志》373287-311·Zbl 0933.76092号
[2] Asmolov,E.S.1999.大通道雷诺数下平面poiseuille流中球形粒子的惯性升力。《流体力学杂志》381、63-87·Zbl 0935.76025号
[3] Batchelor,G.K.1970无力颗粒悬浮液中的应力系统。《流体力学杂志》41,545-570·Zbl 0193.25702号
[4] Chen,H.,Chen,S.&Mathaeus,W.H.1992使用格子气Boltzmann方法恢复Navier-Stokes方程。物理学。版本A45,R5339(R)。
[5] Cox,R.G.&Brenner,H.1968固体颗粒在泊松流中的横向迁移-I.理论。化学。工程科学.23147-173。
[6] Drew,D.A.1988有墙时小球体上的升力。化学。工程科学43,769-773。
[7] Ekanayake,N.I.K.,Berry,J.D.,Stickland,A.D.,Dunstan,D.E.,Muir,I.L.,Dower,S.K.&Harvie,D.J.E.2020作用于在靠近墙壁的线性剪切流中零滑移运动的粒子的升力和阻力。《流体力学杂志》904,A6·Zbl 1460.76831号
[8] Feng,J.,Hu,H.H.&Joseph,D.D.1994牛顿流体中固体运动初值问题的直接模拟。第2部分。Couette和Poiseuille流动。《流体力学杂志》277、271-301·兹比尔0876.76040
[9] Fox,A.J.,Schneider,J.W.&Khair,A.S.2020平行壁间剪切流中中性浮体圆柱平衡位置的惯性分叉。物理学。修订版决议22009年3月。
[10] Gou,Y.,Jia,Y.、Wang,P.和Sun,C.2018惯性微流体的原理和应用进展。传感器181762。
[11] Halow,J.S.&Willis,G.B.1970a Couette系统中球体迁移的实验观察。工业工程化学。Fundam.9,603-607。
[12] Halow,J.S.&Willis,G.B.1970b Couette系统中球形粒子的径向迁移。AIChE期刊16,281-286。
[13] Ho,B.P.&Leal,L.G.1974二维单向流中刚性球体的惯性迁移。《流体力学杂志》65,365-400·Zbl 0284.76076号
[14] Huo,S.,Zou,Q.,Chen,S.、Doolen,G.和Cogley,A.C.1995用格子Boltzmann方法模拟空腔流动。J.计算。物理118、329-347·Zbl 0821.76060号
[15] Hur,S.C.,Mach,A.J.&Di Carlo,D.2011使用微尺度旋涡进行基于高通量的稀有细胞富集。生物微流体5,022206。
[16] Jeffery,G.B.1922浸没在粘性流体中的椭球粒子的运动。程序。R.Soc.伦敦。A102161-179。
[17] Ladd,A.J.C.1994通过离散Boltzmann方程对颗粒悬浮液进行数值模拟。第1部分:。理论基础。《流体力学杂志》271285-309·Zbl 0815.76085号
[18] Ladd,A.J.C.1994b通过离散Boltzmann方程对颗粒悬浮液进行数值模拟。第2部分。数值结果。《流体力学杂志》271、311-339·Zbl 0815.76085号
[19] Li,M.,Munoz,H.E.,Goda,K.&Di Carlo,D.2017使用惯性微流体对微藻真囊藻进行基于形状的分离。科学。代表710802。
[20] Mach,A.J.&Di Carlo,D.2010使用惯性微流体的连续可扩展血液过滤装置。生物技术。比昂107,302-311。
[21] Mao,W.&Alexeev,A.2014球体粒子在惯性剪切流中的运动。《流体力学杂志》749145-166。
[22] Martel,J.M.和Toner,M.2014微流体惯性聚焦。每年。生物识别版本。工程16,371-96。
[23] Mclaughlin,J.B.1991线性剪切流中小球体的初始迁移。《流体力学杂志》224261-274·兹比尔0721.76029
[24] Mclaughlin,J.B.1993壁面线性剪切流中小球体上的升力。《流体力学杂志》246、249-265·Zbl 0765.76027号
[25] Mcnamara,G.R.和Zanetti,G.1988使用玻尔兹曼方程模拟晶格气体自动机。物理学。修订稿61,2332。
[26] Mikulencak,D.R.&Morris,J.F.2004有限雷诺数下固定和自由物体周围的定常剪切流。《流体力学杂志》520,215-242·Zbl 1065.76057号
[27] Miura,H.和Kimoto,M.2005A优化球面六边形-五边形测地线网格质量的比较。周一。韦斯。第133版,2817-2833。
[28] Nirschl,H.、Dwyer,H.A.和Denk,V.1995两个移动壁之间单个颗粒周围简单剪切流的三维计算。《流体力学杂志》283273-285·Zbl 0839.76019号
[29] Nivedita,N.和Papautsky,I.2013螺旋微流体装置中血细胞的连续分离。生物微流体7,054101。
[30] Poe,G.G.&Acrivos,A.1975封闭流线流过旋转的单个球体和圆柱体:惯性效应。《流体力学杂志》72,605-623。
[31] Rosen,T.、Do-Quang,M.、Aidun,C.K.和Lundell,F.2015a由于粒子和流体惯性,在剪切流中悬浮的长椭球粒子的动力学状态。《流体力学杂志》77115-158。
[32] Rosen,T.,Einarsson,J.,Nordmark,A.,Aidun,C.K.,Lundell,F.&Mehlig,B.2015b小雷诺数剪切流中中性浮球角运动的数值分析。物理学。修订版E92063022。
[33] Rosen,T.、Lundell,F.和Aidun,C.K.2014流体惯性对剪切流中中性浮力粒子动力学和标度的影响。《流体力学杂志》738、563-590。
[34] Rubinow,S.I.&Keller,J.B.1961在粘性流体中运动的旋转球体上的横向力。《流体力学杂志》11,447-459·Zbl 0103.19503号
[35] Rust,A.C.&Manga,M.2002低Re简单剪切流中的气泡形状和方向。《胶体界面科学杂志》249479-480。
[36] Saffman,P.G.1965慢速剪切流中小球上的升力。《流体力学杂志》22,385-400·Zbl 0218.76043号
[37] Schonberg,J.A.和Hinch,E.J.1989泊松流中球体的惯性迁移。《流体力学杂志》203、517-524·Zbl 0675.76038号
[38] Segre,G.和Silberberg,A.1961悬浮液泊松流中的粒子径向位移。《自然》189,209-210。
[39] Segre,G.&Silberberg,A.1962宏观刚性球在Poiseuille流中的行为。《流体力学杂志》第14期,第136-157页·Zbl 0118.43203号
[40] Taylor,G.I.1934可定义流场中乳状液的形成。程序。R.Soc.伦敦。A146、501-523。
[41] Wu,J.&Aidun,C.K.2010使用离散外部边界力的格子Boltzmann方法模拟三维可变形颗粒悬浮液。国际期刊数字。方法。流感62,765-783·Zbl 1423.76473号
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