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壁面展向震荡诱导颗粒湍槽流减阻的直接数值模拟研究
被引量：
1
1
作者
康晓宣
胡建新
+1 位作者
林昭武
潘定一
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期1087-1098,共12页
对湍槽流的减阻研究具有科学意义和工程应用价值,已有大量研究表明向单相湍流中添加离散物质是一种有效的被动减阻方法.相比于被动减阻技术,主动减阻技术如壁面震荡减阻的可控性更高,近年来也得到广泛的关注,但对于壁面展向震荡诱导减...
对湍槽流的减阻研究具有科学意义和工程应用价值,已有大量研究表明向单相湍流中添加离散物质是一种有效的被动减阻方法.相比于被动减阻技术,主动减阻技术如壁面震荡减阻的可控性更高,近年来也得到广泛的关注,但对于壁面展向震荡诱导减阻的研究主要针对单相湍槽流,还未见有相关研究将这一手段用于含颗粒湍槽流的减阻.因此,文章采用直接数值模拟方法开展了壁面展向震荡诱导颗粒湍槽流减阻的机理研究.一方面关注壁面震荡对颗粒湍槽流的调制效果及机理.另一方面关注颗粒和震荡对单相湍槽流的耦合减阻效应.结果表明:壁面震荡可以达到有效减阻,存在最优震荡周期使减阻率达到最大,且最优震荡周期与单相流结果相近.在相同体积分数下,施加壁面震荡的小颗粒湍槽流减阻效果更好.相比于单相湍槽流,当震荡周期小于最优周期时,震荡和颗粒的耦合效应对减阻率的额外贡献较小且可能为负,当大于最优周期时额外贡献逐渐增大,对整体减阻率的占比最高可达10%左右.
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关键词
颗粒悬浮流
槽道湍流减阻
壁面展向震荡
直接力虚拟域方法
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职称材料
槽道各向异性黏弹性流体中微生物游动特性的数值研究
2
作者
王远
欧阳振宇
+2 位作者
夏严
朱晨琳
林昭武
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期1138-1147,共10页
近年来,微生物游动特性的研究逐渐成为流体力学的热点问题之一.深入了解微生物在复杂流体中的游动特性可以为微型器件的设计制造提供帮助.已有研究结果表明,管道中微生物存在复杂的行为特征,其内在的动力学机理尚未清楚.本文采用浸没边...
近年来,微生物游动特性的研究逐渐成为流体力学的热点问题之一.深入了解微生物在复杂流体中的游动特性可以为微型器件的设计制造提供帮助.已有研究结果表明,管道中微生物存在复杂的行为特征,其内在的动力学机理尚未清楚.本文采用浸没边界法,引入泰勒波动板模型,探讨槽道中微生物在各向异性黏弹性流体中的游动特性;重点分析槽道壁面约束对微生物行为特征的影响规律.数值模拟结果表明,与自由游动相比,槽道中微生物游动呈现加速现象,而且槽道壁面附近加速效果更显著.另外,槽道中微生物游动效率比自由游动时更高.进一步受力分析,发现流体压力对微生物游动起推动作用,黏性力起阻碍作用.与这两者相比,聚合物产生的弹性力则小很多,几乎可以忽略.槽道中微生物受到更大的流体压力,认为加速现象与此相关.
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关键词
微生物
黏弹性流体
各向异性
槽道
浸没边界法
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职称材料
基于虚拟区域法的黏弹性流体中微生物游动的数值模拟和应用
3
作者
彭方远
潘定一
+1 位作者
陈杏藩
林昭武
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期84-94,共11页
微生物是自然生态系统的重要组成部分,掌握微生物在复杂流体中的运动特性可以为微型器件的设计制造提供理论指导.壁面效应是微生物游动研究中的重要问题之一,已有研究表明微生物在壁面附近存在复杂的行为特征.然而已有研究大多集中于微...
微生物是自然生态系统的重要组成部分,掌握微生物在复杂流体中的运动特性可以为微型器件的设计制造提供理论指导.壁面效应是微生物游动研究中的重要问题之一,已有研究表明微生物在壁面附近存在复杂的行为特征.然而已有研究大多集中于微生物在牛顿流体中的游动模拟,仅有少数涉及黏弹性流体等非牛顿流体.本文采用直接力虚拟区域法与乔列斯基分解相结合的数值方法,引入Squirmer微生物游动模型,研究了微生物在黏弹性流体中的游动问题.首先给出求解黏弹性流体本构方程的数值格式;并将该方法应用于研究微生物游动中的壁面效应.研究结果表明,游动方向是影响微生物颗粒壁面效应的重要因素.流体弹性应力会对微生物产生一个反向转矩,影响微生物的游动方向,从而阻碍微生物逃离壁面.微生物颗粒在黏弹性流体中与壁面作用时间较长,几乎达到牛顿流体的两倍以上.
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关键词
虚拟区域法
黏弹性流体
微生物
乔列斯基分解
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职称材料
题名
壁面展向震荡诱导颗粒湍槽流减阻的直接数值模拟研究
被引量：
1
1
作者
康晓宣
胡建新
林昭武
潘定一
机构
浙江大学工程力学系
浙江理工大学能源工程系
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期1087-1098,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(91852205,51906224).
文摘
对湍槽流的减阻研究具有科学意义和工程应用价值,已有大量研究表明向单相湍流中添加离散物质是一种有效的被动减阻方法.相比于被动减阻技术,主动减阻技术如壁面震荡减阻的可控性更高,近年来也得到广泛的关注,但对于壁面展向震荡诱导减阻的研究主要针对单相湍槽流,还未见有相关研究将这一手段用于含颗粒湍槽流的减阻.因此,文章采用直接数值模拟方法开展了壁面展向震荡诱导颗粒湍槽流减阻的机理研究.一方面关注壁面震荡对颗粒湍槽流的调制效果及机理.另一方面关注颗粒和震荡对单相湍槽流的耦合减阻效应.结果表明:壁面震荡可以达到有效减阻,存在最优震荡周期使减阻率达到最大,且最优震荡周期与单相流结果相近.在相同体积分数下,施加壁面震荡的小颗粒湍槽流减阻效果更好.相比于单相湍槽流,当震荡周期小于最优周期时,震荡和颗粒的耦合效应对减阻率的额外贡献较小且可能为负,当大于最优周期时额外贡献逐渐增大,对整体减阻率的占比最高可达10%左右.
关键词
颗粒悬浮流
槽道湍流减阻
壁面展向震荡
直接力虚拟域方法
Keywords
particle-laden flow
drag reduction of turbulent channel flow
spanwise wall oscillation
direct-forcing fictitious domain method
分类号
O359 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
槽道各向异性黏弹性流体中微生物游动特性的数值研究
2
作者
王远
欧阳振宇
夏严
朱晨琳
林昭武
机构
浙江大学力学系流体工程研究所
宁波大学机械工程与力学学院
中国计量大学机电工程学院
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期1138-1147,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(12172327,12132015和12302333)。
文摘
近年来,微生物游动特性的研究逐渐成为流体力学的热点问题之一.深入了解微生物在复杂流体中的游动特性可以为微型器件的设计制造提供帮助.已有研究结果表明,管道中微生物存在复杂的行为特征,其内在的动力学机理尚未清楚.本文采用浸没边界法,引入泰勒波动板模型,探讨槽道中微生物在各向异性黏弹性流体中的游动特性;重点分析槽道壁面约束对微生物行为特征的影响规律.数值模拟结果表明,与自由游动相比,槽道中微生物游动呈现加速现象,而且槽道壁面附近加速效果更显著.另外,槽道中微生物游动效率比自由游动时更高.进一步受力分析,发现流体压力对微生物游动起推动作用,黏性力起阻碍作用.与这两者相比,聚合物产生的弹性力则小很多,几乎可以忽略.槽道中微生物受到更大的流体压力,认为加速现象与此相关.
关键词
微生物
黏弹性流体
各向异性
槽道
浸没边界法
Keywords
microorganisms
viscoelastic fluid
anisotropy
channel
immersed boundary method
分类号
O357.1 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
基于虚拟区域法的黏弹性流体中微生物游动的数值模拟和应用
3
作者
彭方远
潘定一
陈杏藩
林昭武
机构
浙江大学工程力学系
浙江大学光电科学与工程学院
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期84-94,共11页
基金
国家自然科学基金(12172327)
国家自然科学基金(12132015)重点项目资助项目。
文摘
微生物是自然生态系统的重要组成部分,掌握微生物在复杂流体中的运动特性可以为微型器件的设计制造提供理论指导.壁面效应是微生物游动研究中的重要问题之一,已有研究表明微生物在壁面附近存在复杂的行为特征.然而已有研究大多集中于微生物在牛顿流体中的游动模拟,仅有少数涉及黏弹性流体等非牛顿流体.本文采用直接力虚拟区域法与乔列斯基分解相结合的数值方法,引入Squirmer微生物游动模型,研究了微生物在黏弹性流体中的游动问题.首先给出求解黏弹性流体本构方程的数值格式;并将该方法应用于研究微生物游动中的壁面效应.研究结果表明,游动方向是影响微生物颗粒壁面效应的重要因素.流体弹性应力会对微生物产生一个反向转矩,影响微生物的游动方向,从而阻碍微生物逃离壁面.微生物颗粒在黏弹性流体中与壁面作用时间较长,几乎达到牛顿流体的两倍以上.
关键词
虚拟区域法
黏弹性流体
微生物
乔列斯基分解
Keywords
fictitious domain method
viscoelastic fluid
microorganisms
Cholesky decomposition
分类号
O35 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
壁面展向震荡诱导颗粒湍槽流减阻的直接数值模拟研究
康晓宣
胡建新
林昭武
潘定一
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
在线阅读
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职称材料
2
槽道各向异性黏弹性流体中微生物游动特性的数值研究
王远
欧阳振宇
夏严
朱晨琳
林昭武
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于虚拟区域法的黏弹性流体中微生物游动的数值模拟和应用
彭方远
潘定一
陈杏藩
林昭武
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
已选择
0
条
导出题录
引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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