Published March 21, 2022 | Version v1
Publication Open

Statistical Analysis of Hydrodynamic Forces in Power-Law Fluid Flow in a Channel: Circular Versus Semi-Circular Cylinder

Creators

  • 1. Air University
  • 2. Saudi Electronic University
  • 3. University of Management and Technology
  • 4. Majmaah University

Description

This numerical study is about the steady incompressible non-Newtonian fluid flow in a channel with static obstacles. The flow field is governed by the Generalized Navier-Stokes equations incorporating the constitutive relation of power-law fluids. Three cases are considered: 1) circular obstacle (C1) , 2) semicircular obstacle (C2) , and 3) both circular and semicircular obstacles. A range of values of the power-law index 0.3≤n≤1.7 are considered at Re=20 to check the impact of shear-thinning and shear-thickening viscosity on the drag and lift coefficients. The correlation between drag and lift coefficients is calculated against the power-law index. The simulated results of velocity and pressure are investigated at different sections of the channel. Benchmark results of drag and lift for the Newtonian fluid are reproduced as a special case. A strong positive correlation is observed between drag and lift coefficients in the case of a single obstacle, while in the case of dual obstacles and inverse correlation, drag and lift coefficients have been found.

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

Translated Description (Arabic)

تدور هذه الدراسة العددية حول تدفق السوائل غير النيوتونية الثابت وغير القابل للضغط في قناة ذات عوائق ثابتة. يخضع مجال التدفق لمعادلات Navier - Stokes المعممة التي تتضمن العلاقة التأسيسية لسوائل قانون القوة. تعتبر ثلاث حالات: 1) عقبة دائرية (C1)، 2) عقبة نصف دائرية (C2)، و 3) عقبات دائرية ونصف دائرية. يتم النظر في مجموعة من قيم مؤشر قانون القوة 0.3≤n≤1.7 عند Re=20 للتحقق من تأثير لزوجة ترقق القص وسماكة القص على معاملات السحب والرفع. يتم حساب العلاقة بين معاملات السحب والرفع مقابل مؤشر قانون القوة. يتم فحص النتائج المحاكاة للسرعة والضغط في أقسام مختلفة من القناة. يتم استنساخ النتائج المعيارية للسحب والرفع للسائل النيوتوني كحالة خاصة. لوحظ وجود ارتباط إيجابي قوي بين معاملات السحب والرفع في حالة وجود عقبة واحدة، بينما في حالة وجود عقبات مزدوجة وارتباط عكسي، تم العثور على معاملات السحب والرفع.

Translated Description (French)

Cette étude numérique porte sur l'écoulement constant incompressible de fluide non newtonien dans un canal avec des obstacles statiques. Le champ d'écoulement est régi par les équations de Navier-Stokes généralisées incorporant la relation constitutive des fluides de loi de puissance. Trois cas sont considérés : 1) obstacle circulaire (C1), 2) obstacle semi-circulaire (C2) et 3) obstacles circulaires et semi-circulaires. Une plage de valeurs de l'indice de loi de puissance 0,3≤n≤1,7 est considérée à Re=20 pour vérifier l'impact de la viscosité d'amincissement par cisaillement et d'épaississement par cisaillement sur les coefficients de traînée et de portance. La corrélation entre les coefficients de traînée et de portance est calculée par rapport à l'indice de loi de puissance. Les résultats simulés de vitesse et de pression sont étudiés à différentes sections du canal. Les résultats de référence de la traînée et de la portance pour le fluide newtonien sont reproduits dans un cas particulier. Une forte corrélation positive est observée entre les coefficients de traînée et de portance dans le cas d'un obstacle unique, tandis que dans le cas d'obstacles doubles et de corrélation inverse, des coefficients de traînée et de portance ont été trouvés.

Translated Description (Spanish)

Este estudio numérico trata sobre el flujo constante de fluido no newtoniano incompresible en un canal con obstáculos estáticos. El campo de flujo se rige por las ecuaciones generalizadas de Navier-Stokes que incorporan la relación constitutiva de los fluidos de la ley de potencia. Se consideran tres casos: 1) obstáculo circular (C1), 2) obstáculo semicircular (C2), y 3) obstáculos tanto circulares como semicirculares. Se considera un rango de valores del índice de ley de potencia 0.3≤n≤1.7 en Re=20 para verificar el impacto del adelgazamiento por cizallamiento y la viscosidad de espesamiento por cizallamiento en los coeficientes de arrastre y sustentación. La correlación entre los coeficientes de arrastre y sustentación se calcula contra el índice de la ley de potencia. Los resultados simulados de velocidad y presión se investigan en diferentes secciones del canal. Los resultados de referencia de arrastre y elevación para el fluido newtoniano se reproducen como un caso especial. Se observa una fuerte correlación positiva entre los coeficientes de arrastre y sustentación en el caso de un solo obstáculo, mientras que en el caso de obstáculos duales y correlación inversa, se han encontrado coeficientes de arrastre y sustentación.

Files

pdf.pdf

Files (2.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:52b0712e20f02a1b8eb4e404b644f153
2.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحليل الإحصائي للقوى الهيدروديناميكية في تدفق سائل قانون الطاقة في قناة: أسطوانة دائرية مقابل أسطوانة نصف دائرية
Translated title (French)
Analyse statistique des forces hydrodynamiques dans l'écoulement du fluide de la loi de puissance dans un canal : Cylindre circulaire contre cylindre semi-circulaire
Translated title (Spanish)
Análisis estadístico de las fuerzas hidrodinámicas en el flujo de fluido de ley de potencia en un canal: cilindro circular versus semicircular

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4220931450
DOI
10.3389/fphy.2022.830408

Is supplement to
https://openalex.org/W4313731559 (Other)
https://openalex.org/W2989452537 (Other)
https://openalex.org/W2544423928 (Other)
https://openalex.org/W2187401768 (Other)
https://openalex.org/W2181743346 (Other)
https://openalex.org/W2181413294 (Other)
https://openalex.org/W2073681303 (Other)
https://openalex.org/W2053286651 (Other)
https://openalex.org/W2052122378 (Other)
https://openalex.org/W2051487156 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1975723068
  • https://openalex.org/W1979468075
  • https://openalex.org/W1984889647
  • https://openalex.org/W1990673079
  • https://openalex.org/W1997974403
  • https://openalex.org/W1998418218
  • https://openalex.org/W2003860779
  • https://openalex.org/W2006309046
  • https://openalex.org/W2010037017
  • https://openalex.org/W2021479684
  • https://openalex.org/W2022899491
  • https://openalex.org/W2029118174
  • https://openalex.org/W2029592731
  • https://openalex.org/W2033235924
  • https://openalex.org/W2042126384
  • https://openalex.org/W2043660290
  • https://openalex.org/W2048414208
  • https://openalex.org/W2060484905
  • https://openalex.org/W2082139170
  • https://openalex.org/W2085462410
  • https://openalex.org/W2111176463
  • https://openalex.org/W2115614398
  • https://openalex.org/W2125563314
  • https://openalex.org/W2133758418
  • https://openalex.org/W2170831028
  • https://openalex.org/W2890395275
  • https://openalex.org/W2962755201
  • https://openalex.org/W2967592093
  • https://openalex.org/W2971546887
  • https://openalex.org/W2976161424
  • https://openalex.org/W2984229379
  • https://openalex.org/W2997330403
  • https://openalex.org/W3007036008
  • https://openalex.org/W3022377481
  • https://openalex.org/W3024883497
  • https://openalex.org/W3036967988
  • https://openalex.org/W3159265000
  • https://openalex.org/W3193918533
  • https://openalex.org/W3207758752
  • https://openalex.org/W3209387939
  • https://openalex.org/W4200585621
  • https://openalex.org/W4388321459