Мультифизическая модель течения гетерогенного потока при движении по каналу переменного сечения

М. А. Васильева, С. Фёйт

Аннотация


В статье рассмотрена задача, направленная на решение фундаментальных проблем разработки эффективных методов и средств проектирования, контроля и управления потоками течения жидкостей в трубопроводах переменного сечения, предназначенных для производства насосного оборудования, медицинских приборов и используемых в таких областях промышленности, как горная, химическая, пищевая и др. Выполнение имитационного моделирования движения потока по схеме скрученного лопастного статического смесителя позволяет оценить эффективность смешивания путем вычисления траектории и скоростей взвешенных частиц через смеситель, а также оценить потери напора на гидравлическое сопротивление потока. Модель исследует смешивание твердых частиц, растворенных в жидкости при комнатной температуре. Для визуализации процесса распределения частиц смеси по сечению и анализа эффективности смешения использовался модуль Poincaréplot программной среды COMSOL Multiphysics.

Впервые разработана мультифизическая модель течения гетерогенного потока, которая подробно описывает физическое состояние жидкости во всех точках рассматриваемой области в начальный момент времени, учитывает конструктивные параметры канала (ориентация, размеры, материал и др.), задает законы изменения параметров на границах рассчитываемой области в условиях волнового изменения внутреннего сечения рабочей камеры-канала индукционного перистальтического насосного агрегата под воздействием энергии магнитного поля.

 


Ключевые слова


гетерогенный поток; математическое моделирование; эластомер; смеситель; перистальтическое транспортирование

Полный текст:

PDF PDF (English)

Литература


Зайцев А.В. Моделирование течения вязкой жидкости в трубе / А.В.Зайцев, Ф.В.Пеленко // Научный электронный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2012. № 1. С. 163-168 Режим доступа: http://processes.open-mechanics.com/

A mathematical model of fluid flow in tight porous media based on fractal assumptions / Y.Jin, X.Li, M.Y.Zhao, X.H.Liu, H.Li // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017. № 108. Р. 1078-1088.

Afrasiabikia P. Scenarios for improvement of water distribution in Doroodzan irrigation network based on hydraulic simulation / P.Afrasiabikia, A.P.Rizi, M.Javan // Computers and Electronics in Agriculture. 2017. № 135. Р. 312-320.

Alexandrov V. Turbulent Transport of Solid Phase in Hydrotransport / V.Alexandrov, M.Vasilyeva // Papers presented at the 15th International Freight Pipeline Society Symposium; The Institute of Hydrodynamics AS CR, Academy of Sciences of the Czech Republic. Prague, 2014. P. 3-9.

Ates S. Hydraulic modelling of control devices in loop equations of water distribution networks // Flow Measurement and Instrumentation. 2017. № 35. Р. 243-260.

Boundedness and stabilization in a two-dimensional two-species chemotaxis-Navier-Stokes system with competitive kinetics / M.Hirata, S.Kurima, M.Mizukami, T.Yokota // Journal of Differential Equations. 2017. № 263(1). Р. 470-490.

Bruno O.P. On the quasi-unconditional stability of bdf-adi solvers for the compressible Navier-Stokes equations and related linear problems / O.P.Bruno, M.Cubillos // Siam Journal on Numerical Analysis. 2017. № 55(2). Р. 892-922. DOI: 10.1137/15M1042279.

Fang F. Mathematical Constraints in Multiscale Subgrid-Scale Modeling of Nonlinear Systems / F.Fang, M.W.Ge // Chinese Physics Letters. 2017. № 34(3), № 030501. DOI:10.1088/0256-307X/34/3/030501.

Lai M.C. A short note on Navier-Stokes flows with an incompressible interface and its approximations / M.C.Lai, Y.Seol // Applied Mathematics Letters. 2017. № 65. Р. 1-6. DOI:10.1016/j.aml.2016.09.016.

Modeling of Perforated Sill-Controlled Hydraulic Jump / M.Fathi-Moghadam, S.Kiani, P.Asiaban, R.Behrozi-Rad // International Journal of Civil Engineering. 2017. № 15(4А). Р. 689-695.

Non-linear modelling and stability analysis of the PTGS at pump mode / L.Wang, Q.S.Han, D.Y.Chen, C.Z.Wu, X.Y.Wang // IET Renewable Power Generation. 2017. № 11(6). Р. 827-836.

Nouri A.Z. Mathematical modeling of concrete pipes reinforced with CNTs conveying fluid for vibration and stability analyses // Computers and Concrete, 2017. № 19(3). Р. 325-331.

Numerical modelling of a point-absorbing wave energy converter in irregular and extreme waves / W.C.Chen, I.Dolguntseva, A.Savin, Y.L.Zhang, W.Li, E.Svensson, M.Leijon // Applied Ocean Research. 2017. № 63. Р. 90-105. DOI: 10.1016/j.apor.2017.01.004.

Olsen J.E. VLES turbulence model for an Eulerian-Lagrangian modeling concept for bubble plumes / J.E.Olsen, P.Skjetne, S.T.Johansen // Applied Mathematical Modelling. 2017. № 44. Р. 61-71.

Ottosson A. A mathematical model of heat and mass transfer in Yankee drying of tissue / A.Ottosson, L.Nilsson, J.Berghel // Drying Technology. 2017. № 35(3). P. 323-334.

Vasilyeva M. Justification of the Choice Matrix Material of the Magnetoactive Elastomer for Working Camera-Channel Peristaltic Unit // Materials Science Forum. 2016. № 870. P. 13-19.

Vasilyeva M. Perspectives of Application of 3D Shape Memory Composite Materials for Peristaltic Transportation of Slurries // Key Engineering Materials. 2015. № 685. P. 291-294.




DOI: http://dx.doi.org/10.25515/pmi.2017.5.558

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.