Flow of the Bingham-Papanastasiou Regularized Material in a Channel in the Presence of Obstacles: Correlation between Hydrodynamic Forces and Spacing of Obstacles
- 1. Air University
- 2. National University of Computer and Emerging Sciences
Description
The numerical modeling and simulation for the stationary Bingham fluid flow around two confined circular cylinders with various gap ratios are studied. The singularity in the model's apparent viscosity is dealt by Papanastasiou's regularization. The model equations are discretized by adopting the methodology based on finite element method (FEM) by choosing a mixed higher order LBB-stable P 2 − P 1 finite element pair. The direct solver PARADISO has been utilized to solve the linearized system of equations. Hydrodynamic forces represented by drag and lift coefficients are computed, and a correlation coefficient is calculated for the gap ratios 0.1 ≤ G p ≤ 0.3 and for several values of the Bingham number 0 ≤ B n ≤ 50 . Line graphs for horizontal and vertical velocities are drawn. Moreover, velocity and pressure profiles are plotted for pertinent values of the parameters. Plug and shear zones are revealed via velocity snapshots in the domain. Pressure is nonlinear in the vicinity of the obstacles and becomes linear downstream in the cylinders as expected in channel flows.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تتم دراسة النمذجة العددية والمحاكاة لتدفق سائل Bingham الثابت حول أسطوانتين دائريتين محصورتين بنسب فجوة مختلفة. يتم التعامل مع التفرد في اللزوجة الظاهرة للنموذج من خلال تنظيم باباناستاسيو. يتم تقطيع معادلات النموذج من خلال اعتماد المنهجية القائمة على طريقة العناصر المحدودة (FEM) عن طريق اختيار زوج عناصر منتهية LBB - stable P 2 − P 1 ذو ترتيب أعلى مختلط. تم استخدام آلة الحل المباشر PARADISO لحل نظام المعادلات الخطية. يتم حساب القوى الهيدروديناميكية الممثلة بمعاملات السحب والرفع، ويتم حساب معامل الارتباط لنسب الفجوة 0.1 ≤ G p ≤ 0.3 ولعدة قيم لرقم Bingham 0 ≤ B n ≤ 50 . يتم رسم الرسوم البيانية الخطية للسرعات الأفقية والرأسية. علاوة على ذلك، يتم رسم منحنيات السرعة والضغط للقيم ذات الصلة للمعلمات. يتم الكشف عن مناطق السدادة والقص عبر لقطات السرعة في المجال. يكون الضغط غير خطي بالقرب من العوائق ويصبح خطيًا في اتجاه مجرى الأسطوانات كما هو متوقع في تدفقات القنوات.Translated Description (French)
La modélisation numérique et la simulation de l'écoulement stationnaire de fluide de Bingham autour de deux cylindres circulaires confinés avec différents rapports d'espace sont étudiées. La singularité de la viscosité apparente du modèle est traitée par la régularisation de Papanastasiou. Les équations du modèle sont discrétisées en adoptant la méthodologie basée sur la méthode des éléments finis (FEM) en choisissant une paire mixte d'éléments finis d'ordre supérieur LBB-stable P 2 − P 1 . Le solveur direct PARADISO a été utilisé pour résoudre le système linéarisé d'équations. Les forces hydrodynamiques représentées par les coefficients de traînée et de portance sont calculées, et un coefficient de corrélation est calculé pour les rapports d'espacement 0,1 ≤ G p ≤ 0,3 et pour plusieurs valeurs du nombre de Bingham 0 ≤ B n ≤ 50 . Des graphiques linéaires pour les vitesses horizontales et verticales sont dessinés. De plus, les profils de vitesse et de pression sont tracés pour les valeurs pertinentes des paramètres. Les zones de bouchage et de cisaillement sont révélées via des instantanés de vitesse dans le domaine. La pression est non linéaire au voisinage des obstacles et devient linéaire en aval dans les cylindres comme prévu dans les flux de canal.Translated Description (Spanish)
Se estudia el modelado numérico y la simulación para el flujo de fluido estacionario de Bingham alrededor de dos cilindros circulares confinados con varias relaciones de separación. La singularidad en la viscosidad aparente del modelo es tratada por la regularización de Papanastasiou. Las ecuaciones del modelo se discretizan adoptando la metodología basada en el método de elementos finitos (FEM) al elegir un par de elementos finitos mixtos de orden superior LBB-estable P 2 − P 1 . El solucionador directo PARADISO se ha utilizado para resolver el sistema linealizado de ecuaciones. Se calculan las fuerzas hidrodinámicas representadas por los coeficientes de arrastre y sustentación, y se calcula un coeficiente de correlación para las relaciones de separación 0.1 ≤ G p ≤ 0.3 y para varios valores del número de Bingham 0 ≤ B n ≤ 50 . Se dibujan gráficos de líneas para velocidades horizontales y verticales. Además, se trazan los perfiles de velocidad y presión para los valores pertinentes de los parámetros. Las zonas de enchufe y corte se revelan a través de instantáneas de velocidad en el dominio. La presión no es lineal en las proximidades de los obstáculos y se vuelve lineal aguas abajo en los cilindros como se espera en los flujos de canal.Files
5583110.pdf.pdf
Files
(15.8 kB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:c68ae37a1ab2797521ec05f87a35db8a
|
15.8 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تدفق المواد المنتظمة بينغهام وباباناستاسيو في قناة في وجود عقبات: العلاقة بين القوى الهيدروديناميكية وتباعد العقبات
- Translated title (French)
- Flux du matériau régularisé Bingham-Papanastasiou dans un chenal en présence d'obstacles : corrélation entre les forces hydrodynamiques et l'espacement des obstacles
- Translated title (Spanish)
- Flujo del Material Regularizado de Bingham-Papanastasiou en un Canal en Presencia de Obstáculos: Correlación entre Fuerzas Hidrodinámicas y Espaciamiento de Obstáculos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3159265000
- DOI
- 10.1155/2021/5583110
References
- https://openalex.org/W1457337077
- https://openalex.org/W1514656823
- https://openalex.org/W1980002868
- https://openalex.org/W1993621773
- https://openalex.org/W1994821830
- https://openalex.org/W1998885469
- https://openalex.org/W2000737510
- https://openalex.org/W2044892051
- https://openalex.org/W2047310022
- https://openalex.org/W2047694305
- https://openalex.org/W2047800515
- https://openalex.org/W2048225889
- https://openalex.org/W2051477979
- https://openalex.org/W2056203102
- https://openalex.org/W2061299511
- https://openalex.org/W2062768075
- https://openalex.org/W2065888622
- https://openalex.org/W2089535004
- https://openalex.org/W2094299109
- https://openalex.org/W2151960831
- https://openalex.org/W2152461785
- https://openalex.org/W2157960017
- https://openalex.org/W2214881405
- https://openalex.org/W2314338840
- https://openalex.org/W2498115857
- https://openalex.org/W2600403855
- https://openalex.org/W2741554818
- https://openalex.org/W2753065492
- https://openalex.org/W2889226985
- https://openalex.org/W2912909604
- https://openalex.org/W2982582408
- https://openalex.org/W2991431758
- https://openalex.org/W3104787432
- https://openalex.org/W3135399525
- https://openalex.org/W4285719527
- https://openalex.org/W4299513472
- https://openalex.org/W759656272