×

含可溶性表面活性剂界面流体流动的混合数值方法。 (英语) Zbl 1423.76331号

小结:我们解决了具有可溶性表面活性剂的流体界面的数值计算中的一个重大困难,该困难出现在大体积Peclet数的物理代表性极限内。在典型的流体表面活性剂系统中,当\(Pe)值较高时,界面附近有一个过渡层,表面活性剂浓度在该过渡层中快速变化,必须准确地分辨界面处的大梯度,以评估界面和本体流之间的表面活性剂交换。我们利用该层的细长度开发了一种快速准确的“混合”数值方法,该方法将过渡层动力学的单独奇异摄动分析合并为界面自由边界问题的完整数值解。通过与更“传统”的数值方法进行比较,评估了该方法的准确性和效率,该方法使用气泡外部曲线坐标系上的有限差分,而无需单独减少过渡层。这里实现的传统方法具有一种新的快速计算界面外流体速度的方法。

MSC公司:

76米25 其他数值方法(流体力学)(MSC2010)
76T10型 液气两相流,气泡流
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Taylor,G.I.,《可定义流场中乳状液的形成》,Proc。罗伊。Soc.伦敦。A、 146501-523(1934年)
[2] DeBruijn,R.A.,简单剪切流中液滴的倾斜度铰削,化学。工程科学。,48, 277-284 (1993)
[3] 艾格尔顿,C.D。;Tsai,T.-M。;Stebe,K.J.,Tip在表面活性剂存在下从液滴流出,Phys。修订稿。,87, 048302 (2001)
[4] 布蒂,M.R。;Siegel,M.,《拉伸流动中含有表面活性剂的细长气泡的稳态变形和尖端扩径》,《流体力学杂志》。,544, 243-275 (2005) ·Zbl 1083.76059号
[5] Anna,S.L。;Mayer,H.C.,《微流体流动聚焦装置中的微尺度倾斜流动》,Phys。流体,18,121512(2006)·Zbl 1146.76314号
[6] 胡永泰。;Pine,D.J。;Leal,L.G.,液滴变形、破碎和与相容剂的聚结,Phys。流体,12484-489(2000)·Zbl 1149.76413号
[7] Branger,A.B。;Eckmann,D.M.,外源性表面活性剂加速动脉气体栓塞再吸收,麻醉学,96971-979(2002)
[8] Halpern,D。;Grotberg,J.B.,液体衬里软管的流体弹性不稳定性,流体力学杂志。,244, 615-632 (1992) ·兹比尔0775.76054
[9] Pozrikidis,C.,线性粘性流的边界积分和奇异性方法(1992),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 0772.76005号
[10] 斯通,H.A。;Leal,L.G.,《表面活性剂对液滴变形和破碎的影响》,《流体力学杂志》。,222, 161-186 (1990) ·Zbl 0706.76124号
[11] Milliken,W.J。;斯通,H.A。;Leal,L.G.,《表面活性剂对牛顿液滴瞬态运动的影响》,《物理学》。流体A,5,69-79(1993)·Zbl 0766.76095号
[12] Renardy,Y.Y。;Renardy,M。;Cristini,V.,表面活性剂的新体积流体配方和低粘度比剪切下液滴变形的模拟,Eur.J.Mech。B、 21、49-59(2002)·Zbl 1063.76077号
[13] Drumright-Clarke,文学硕士。;Renardy,Y.,《稀浓度下不溶性表面活性剂对惯性剪切下液滴破碎的影响》,Phys。流体,16,14-21(2004)·Zbl 1186.76152号
[14] 詹姆斯·A·J。;Lowengrub,J.,《不溶性表面活性剂界面流动的表面活性剂-流体体积守恒法》,J.Compute。物理。,201, 685-722 (2004) ·Zbl 1061.76062号
[15] 巴兹列科夫,I.B。;安德森,P.D。;Meijer,H.E.H.,《不溶性表面活性剂对简单剪切流中液滴变形和破碎影响的数值研究》,《胶体相互作用科学杂志》。,298, 369-394 (2006)
[16] Pozrikidis,C.,二维Stokes流中自由表面和流体界面奇异性形成的数值研究,流体力学杂志。,331, 145-167 (1997) ·兹比尔0911.76067
[17] Pozrikidis,C.,Stokes流流体界面尖点形成的数值研究,J.流体力学。,357, 29-57 (1998) ·Zbl 0922.76114号
[18] Siegel,M.,二维斯托克斯流中时间演化气泡的尖点形成,J.流体力学。,412, 227-257 (2000) ·Zbl 0967.76028号
[19] 博汉,A。;Mao,C.-F.,表面活性剂对液滴通过圆管运动的影响,物理学。流体A,42628-2640(1992)
[20] 韩国夸克。;Pozrikidis,C.,表面活性剂对液体螺纹或环形层不稳定性的影响。第一部分:静态流体,《国际多相流杂志》,27,1-37(2001)·Zbl 1137.76645号
[21] 李,X。;Pozrikidis,C.,《表面活性剂对液滴变形和斯托克斯流中稀乳液流变性的影响》,《流体力学杂志》。,341, 165-194 (1997) ·Zbl 0892.76013号
[22] Tsai,T.M。;Miksis,M.J.,《表面活性剂对气泡破裂动力学的影响》,J.流体力学。,337, 381-410 (1997) ·Zbl 0889.76017号
[23] Yon,S。;Pozrikidis,C.,在存在表面活性剂的情况下,通过界面的流动的有限体积/边界元方法,应用于通过粘性液滴的剪切流动,计算。流体,27,879-902(1998)·Zbl 0978.76058号
[24] 布莱斯,M.G。;罗,H。;Pozrikidis,C.,《不溶性表面活性剂存在下轴对称核-环流的稳定性》,《流体力学杂志》。,548, 207-235 (2006)
[25] 赖,M.-C。;唐,Y.-H。;Huang,H.,《含不溶性表面活性剂界面流动的浸没边界法》,J.Compute。物理。,227, 7279-7293 (2008) ·Zbl 1201.76182号
[26] Lee,J。;Pozrikidis,C.,表面活性剂对Navier-Stokes流中液滴和气泡变形的影响,计算。流体,35,43-60(2006)·Zbl 1134.76324号
[27] 徐,J.-J。;李,Z。;Lowengrub,J。;Zhao,H.,表面活性剂界面流动的水平集方法,J.Compute。物理。,212590-616(2006年)·Zbl 1161.76548号
[28] Chang,C.H。;Franses,E.,《表面活性剂在空气/水界面上的吸附动力学:数学模型、数据和机理的评论》,《胶体表面》a,100,1-45(1995)
[29] 帕拉帕蒂,R。;Papageorgiou,D.T。;Maldarelli,C.,《球形表面活性剂气泡运动中滞流盖区的理论和实验》,《流体力学杂志》。,559,1-44(2006)·Zbl 1151.76601号
[30] Milliken,W.J。;Leal,L.G.,《表面活性剂对粘性液滴变形和破碎的影响:表面活性剂溶解度的影响》,《胶体相互作用科学杂志》。,166, 275-285 (1994)
[31] Leppinen,D.M。;Renksizbulut,M。;Haywood,R.J.,《表面活性剂对中等雷诺数下液滴行为的影响》。一: 数值模型和稳态结果,Chem。工程科学。,51, 479-490 (1996)
[32] Liao,Y。;McLaughlin,J.B.,水性表面活性剂溶液中的气泡运动,J.胶体界面科学。,224, 297-310 (2000)
[33] Liao,Y。;Wang,J。;Nunge,R.J。;McLaughlin,J.B.,《水性表面活性剂溶液中气泡运动的评论》,《胶体相互作用科学杂志》。,272498-501(2004年)
[34] Wang,Y。;Papageorgiou,D.T。;Maldarelli,C.,《在高体积浓度下增加表面活性剂缓速气泡的流动性》,《流体力学杂志》。,390, 251-270 (1999) ·Zbl 0971.76092号
[35] H.Zhou,V.Cristini,J.Lowengrub,C.W.Macosko,可溶表面活性剂可变形液滴的三维自适应有限元模拟:对相互作用和合并,未出版手稿。;H.Zhou,V.Cristini,J.Lowengrub,C.W.Macosko,可溶表面活性剂可变形液滴的三维自适应有限元模拟:对相互作用和合并,未出版手稿。
[36] 张杰。;埃克曼,D.M。;Ayyaswamy,P.S.,《具有可溶性表面活性剂传输的管内可变形血管内气泡的前沿跟踪方法》,J.Compute。物理。,214, 366-396 (2006) ·Zbl 1137.76819号
[37] 加迪莱,S.N。;Halpern,D。;Gaver,D.P.,评估自由表面流动中表面活性剂整体对流传输的双互易边界元方法,J.Compute。物理。,171, 534-559 (2001) ·Zbl 1047.76542号
[38] Muradoglu,M。;Tryggvason,G.,《用可溶性表面活性剂计算界面流动的前跟踪方法》,J.Compute。物理。,2272238-2262(2008年)·Zbl 1329.76238号
[39] 范德斯曼,R.G.M。;van der Graaf,S.,表面活性剂在平面和液滴界面上吸附的扩散界面模型,Rheol。《学报》,46,3-11(2006)
[40] Jin,F。;新泽西州古普塔。;Stebe,K.J.,在可溶性表面活性剂Phys存在下粘性溶液中粘性液滴的分离。流体,18022103(2006)
[41] 刘,X。;李毅。;Glimm,J。;Li,X.L.,有限质量扩散的前沿跟踪算法,J.Compute。物理。,222, 644-653 (2007) ·Zbl 1116.76063号
[42] Siegel,M.,表面活性剂对二维Stokes流中圆形和尖形气泡的影响,SIAM J Appl。数学。,59, 1998-2027 (1999) ·Zbl 0940.76015号
[43] 哈米德,M。;西格尔,M。;Young,Y.-N。;李,J。;布蒂,M.R。;Papageorgiou,D.T.,《不溶性表面活性剂对粘性流体中气泡或螺纹变形和破裂的影响》,《流体力学杂志》。,594, 307-340 (2008) ·Zbl 1159.76315号
[44] Wong,H。;Rumschitzki博士。;Maldarelli,C.,《变形流体界面的表面活性剂质量平衡》,Phys。流体,83202-3204(1996)·Zbl 1027.76667号
[45] 爱德华兹,D.A。;Brenner,H。;Wasan,D.T.,《界面传输过程和流变学》(1991年),巴特沃斯·海尼曼:巴特沃斯·黑尼曼-波士顿
[46] 马塔隆,M。;崔,C。;Bechtold,J.K.,《预混火焰的流体动力学理论:化学计量、可变传输系数和任意反应顺序的影响》,J.流体力学。,487, 179-210 (2003) ·Zbl 1071.76066号
[47] 姚,J。;Stewart,S.,《多维爆轰动力学》,J.流体力学。,309, 225-275 (1996) ·Zbl 0887.76096号
[48] Tanveer,S。;Vasconcelos,G.L.,《二维斯托克斯流中的时间演化气泡》,《流体力学杂志》。,301, 325-344 (1995) ·兹比尔0848.76015
[49] Antanovskii,L.K.,表面活性剂对由两个反向旋转的水平薄圆柱引起的蠕动自由边界流的影响,《欧洲医学杂志》。B、 13,73-92(1994)·Zbl 0811.76011号
[50] Muskhelishvili,N.I.,奇异积分方程(1953),P.Noordhoff:P.Noodhoff Groningen·Zbl 0051.33203号
[51] Mikhlin,S.G.,《积分方程》(1957),佩加蒙出版社:纽约佩加蒙出版公司·Zbl 0077.09903号
[52] Langlois,W.E.,《缓慢粘性流》(1964年),麦克米伦:纽约麦克米伦·Zbl 0237.76003号
[53] 莫顿,K.W。;Mayers,D.F.,《偏微分方程的数值解》(1994),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 0811.65063号
[54] Greengard,L。;Rokhlin,V.,《粒子模拟的快速算法》,J.Compute。物理。,73, 325-348 (1987) ·Zbl 0629.65005号
[55] Acrivos,A。;Goddard,J.D.,层流强制对流传热和传质的渐近展开。第1部分:。低速流动,J.流体力学。,23, 273-291 (1965)
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。