Published November 4, 2020 | Version v1
Publication Metadata-only

Finite Element Least Square Technique for Newtonian Fluid Flow through a Semicircular Cylinder of Recirculating Region via COMSOL Multiphysics

Creators

  • 1. Majmaah University
  • 2. Sukkur IBA University
  • 3. Institute of Space Science
  • 4. Çankaya University
  • 5. China Medical University Hospital
  • 6. China Medical University

Description

This article aims to study Newtonian fluid flow modeling and simulation through a rectangular channel embedded in a semicircular cylinder with the range of Reynolds number from 100 to 1500. The fluid is considered as laminar and Newtonian, and the problem is time independent. A numerical procedure of finite element's least Square technique is implemented through COMSOL multiphysics 5.4. The problem is validated through asymptotic solution governed through the screen boundary condition. The vortex length of the recirculating region formed at the back of the cylinder and orientation of velocity field and pressure will be discussed by three horizontal and four vertical lines along the recirculating region in terms of Reynolds number. It was found that the two vortices of unequal size have appeared and the lengths of these vortices are increased with the increase Reynolds number. Also, the empirical equations through the linear regression procedure were determined for those vortices. The orientation of the velocity magnitude as well as pressure along the lines passing through the center of upper and lower vortices are the same.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تهدف هذه المقالة إلى دراسة نمذجة تدفق السوائل النيوتونية والمحاكاة من خلال قناة مستطيلة مدمجة في أسطوانة نصف دائرية مع نطاق رقم رينولدز من 100 إلى 1500. يعتبر السائل صفائحيًا ونيوتونيًا، والمشكلة مستقلة عن الوقت. يتم تنفيذ إجراء رقمي لأقل تقنية مربع للعناصر المنتهية من خلال الفيزياء المتعددة COMSOL 5.4. يتم التحقق من صحة المشكلة من خلال حل مقارب يحكمه شرط حدود الشاشة. سيتم مناقشة الطول الدوامي لمنطقة إعادة التدوير المتكونة في الجزء الخلفي من الأسطوانة واتجاه مجال السرعة والضغط من خلال ثلاثة خطوط أفقية وأربعة خطوط رأسية على طول منطقة إعادة التدوير من حيث عدد رينولدز. وجد أن الدوامتين غير المتساويتين في الحجم قد ظهرتا وأن أطوال هذه الدوامات تزداد مع زيادة عدد رينولدز. كما تم تحديد المعادلات التجريبية من خلال إجراء الانحدار الخطي لتلك الدوامات. اتجاه مقدار السرعة وكذلك الضغط على طول الخطوط التي تمر عبر مركز الدوامات العلوية والسفلية هي نفسها.

Translated Description (French)

Cet article vise à étudier la modélisation et la simulation de l'écoulement des fluides newtoniens à travers un canal rectangulaire intégré dans un cylindre semi-circulaire avec la plage du nombre de Reynolds de 100 à 1500. Le fluide est considéré comme laminaire et newtonien, et le problème est indépendant du temps. Une procédure numérique de la technique des moindres carrés des éléments finis est mise en œuvre via COMSOL multiphysique 5.4. Le problème est validé par une solution asymptotique régie par la condition limite de l'écran. La longueur du tourbillon de la région de recirculation formée à l'arrière du cylindre et l'orientation du champ de vitesse et de la pression seront discutées par trois lignes horizontales et quatre lignes verticales le long de la région de recirculation en termes de nombre de Reynolds. Il a été constaté que les deux tourbillons de taille inégale sont apparus et les longueurs de ces tourbillons sont augmentées avec l'augmentation du nombre de Reynolds. En outre, les équations empiriques à travers la procédure de régression linéaire ont été déterminées pour ces tourbillons. L'orientation de l'amplitude de la vitesse ainsi que la pression le long des lignes passant par le centre des tourbillons supérieurs et inférieurs sont les mêmes.

Translated Description (Spanish)

Este artículo tiene como objetivo estudiar el modelado y la simulación de flujo de fluidos newtonianos a través de un canal rectangular incrustado en un cilindro semicircular con el rango del número de Reynolds de 100 a 1500. El fluido se considera laminar y newtoniano, y el problema es independiente del tiempo. Se implementa un procedimiento numérico de la técnica de mínimos cuadrados de elementos finitos a través de COMSOL Multiphysics 5.4. El problema se valida a través de una solución asintótica gobernada a través de la condición de límite de pantalla. La longitud del vórtice de la región de recirculación formada en la parte posterior del cilindro y la orientación del campo de velocidad y la presión se discutirán mediante tres líneas horizontales y cuatro verticales a lo largo de la región de recirculación en términos del número de Reynolds. Se encontró que los dos vórtices de tamaño desigual han aparecido y las longitudes de estos vórtices aumentan con el aumento del número de Reynolds. Además, se determinaron las ecuaciones empíricas a través del procedimiento de regresión lineal para esos vórtices. La orientación de la magnitud de la velocidad, así como la presión a lo largo de las líneas que pasan por el centro de los vórtices superior e inferior son las mismas.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقنية العنصر المحدود الأقل مربعًا لتدفق السائل النيوتوني من خلال أسطوانة نصف دائرية لمنطقة إعادة التدوير عبر الفيزياء المتعددة لـ COMSOL
Translated title (French)
Technique des moindres carrés par éléments finis pour l'écoulement du fluide newtonien à travers un cylindre semi-circulaire de la région de recirculation via COMSOL Multiphysics
Translated title (Spanish)
Técnica de mínimos cuadrados de elementos finitos para el flujo de fluido newtoniano a través de un cilindro semicircular de la región de recirculación a través de COMSOL Multiphysics

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3095084388
DOI
10.1155/2020/8869308

Is supplement to
https://openalex.org/W4312133600 (Other)
https://openalex.org/W3026055904 (Other)
https://openalex.org/W2792869497 (Other)
https://openalex.org/W2567205727 (Other)
https://openalex.org/W2548694948 (Other)
https://openalex.org/W2546373613 (Other)
https://openalex.org/W2361803029 (Other)
https://openalex.org/W2086670395 (Other)
https://openalex.org/W2084426624 (Other)
https://openalex.org/W1977680582 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1667237510
  • https://openalex.org/W1998898314
  • https://openalex.org/W2045244381
  • https://openalex.org/W2095546031
  • https://openalex.org/W2560804999
  • https://openalex.org/W2739131364
  • https://openalex.org/W2889553895
  • https://openalex.org/W2923968451
  • https://openalex.org/W2931824400
  • https://openalex.org/W2945237345
  • https://openalex.org/W2949663227
  • https://openalex.org/W2966464950
  • https://openalex.org/W3022093257
  • https://openalex.org/W3029191398
  • https://openalex.org/W3170188107