Symulacja komputerowa fizycznych własności płynów z nanocząstkami

• Autorzy: Ossowski R. L. , Kamiński M.

Warianty tytułu

EN

Computer simulation of the physical properties for the fluids with random nanoparticles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono porównanie metod probabilistycznej i statystycznej, zastosowanych do analizy numerycznej fizycznych właściwości efektywnych płynów zawierających nanocząstki. Wyniki otrzymane metodą probabilistyczną, opartą na Uogólnionej Metodzie Perturbacji (GPM) zostały porównane ze statystyczną metodą Monte-Carlo. W obu przypadkach przetestowane zostały cztery wielkości fizyczne - ciepło właściwe mieszaniny, lepkość, przewodnictwo cieplne oraz gęstość, które mają niebagatelne znaczenie w procesach technologicznych. Podczas analizy numerycznej problemu procentowa zawartość nanostruktur w cieczy bazowej została przyjęta jako wejściowy parametr losowy, podlegający rozkładowi Gaussa. Wszystkie eksperymenty komputerowe przeprowadzono w środowisku MAPLE, a otrzymane rezultaty wykazują dużą zgodność z danymi doświadczalnymi i zbieżność obydwu metod numerycznych.

EN

A comparison of the perturbation and simulation-based probabilistic methods for a determination of the physical properties for the fluids with nanoparticles is the main purpose of this work. The perturbation method is based on the Taylor expansion of a priori given order and is applied for both random volumetric ratio of the nanoparticles and the resulting homogenized multiphase fluid parameters. The effective heat capacity, fluid viscosity, heat conductivity and overall density are examined here, which have a paramount importance in both technological processes and computational fluid dynamics. The existing theoretical models of those parameters for deterministic nanofluidics are contrasted first and then, they are randomized using the dual approach in the computer algebra system MAPLE. The results show the very good agreement in-between the two methods applied.

Słowa kluczowe

PL

symulacja komputerowa; analiza numeryczna; płyny zawierające nanocząsteczki; fizyczne własności płynów

EN

computer simulation; numerical analysis; fluids containing nanoparticles; physical properties of liquids

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2010
• Tom: Z. 62
• Strony: 35--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Ossowski R. L.

autor

Kamiński M.

• Zakład Konstrukcji Stalowych Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Politechniki Łódzkiej

Bibliografia

• [1] Christensen R.M.: Mechanics of Composite Materials. Wiley 1979.
• [2] Kamiński M.: Sensitivity and randomness in homogenization of periodic fiber-reinforced composites via the response function method. Int. J. Sol. & Struct. 46, 2009, s. 923-937.
• [3] Kamiński M., Carey G.F.: Stochastic perturbation-based finite element approach to fluid flow problems. Int. J. Num. Meth. Heat Fluid Flow. 15(7), 2005, s. 671-697.
• [4] Kamiński M., Kleiber M.: Numerical homogenization of n-component composites including stochastic interface defects. Int. J. Num. Meth. Engrg. Vol. No. 47, 2000, s. 1001-1027.
• [5] Milton G.W.: The Theory of Composites. Oxford, Oxford University Press 2002.
• [6] Vasu V., Krishna K.R., Kumar A.C.S.: Analytical prediction of thermophysical properties of fluids embedded with nanostructured materials. Int. J. Nanoparticles. Vol. No. 1(1), 2008,s.32-49.
• [7] Seok P.J., Choi, S.U.S.: Role of Brownian motion in the enhanced thermal conductivity of nanofluid. Applied Physics Letters. Vol. No. 84(24), 2004, s. 4316-4318.