Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Slow flow past a weakly permeable spheroidal particle in a hypothetical cell

Bucha Tina, Madasu Krishna Prasad

Archive of Mechanical Engineering

|

2021

|

LXVIII, nr 2

119--146

EN

The perspective of the current analysis is to represent the incompressible viscous flow past a low permeable spheroid contained in a fictitious spheroidal cell. Stokes approximation and Darcy’s equation are adopted to govern the flow in the fluid and permeable zone, respectively. Happel’s and Kuwabara’s cell models are employed as the boundary conditions at the cell surface. At the fluid porous interface, we suppose the conditions of conservation of mass, balancing of pressure component at the permeable area with the normal stresses in the liquid area, and the slip condition, known as Beavers-Joseph-Saffman-Jones condition to be well suitable. A closed-form analytical expression for hydrodynamic drag on the bounded spheroidal particle is determined and therefore, mobility of the particle is also calculated, for both the case of a prolate as well as an oblate spheroid. Several graphs and tables are plotted to observe the dependence of normalized mobility on pertinent parameters including permeability, deformation, the volume fraction of the particle, slip parameter, and the aspect ratio. Significant results that influence the impact of the above parameters in the problem have been pointed out. Our work is validated by referring to previous results available in literature as reduction cases.

2

Numerical study on the effects of multiple internal diathermal obstructions on natural convection in a fluid-saturated porous enclosure

Chordiya J. S., Sharma R. V.

Archive of Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. LXV, nr 4

553--578

EN

The present work aims at studying the effects of orientation, size, position, and the combination of multiple internal diathermal obstructions in a fluid-saturated square porous enclosure, generally encountered in thermal insulations. The overall objective is to suppress the natural convection fluid flow and heat transfer across a differentially heated porous enclosure. To serve this purpose, multiple diathermal obstructions are employed to mechanically protrude into a porous medium. It is sought to estimate the effect of various types of orientation, clustering and alternate positioning of obstructions by considering number of obstructions (Np), length of obstructions (λ), modified Rayleigh number (Ra*) on local and average Nusselt number (Nu). The Darcy model for porous media is solved using Finite difference method along with Successive Accelerated Replacement scheme. One of the findings is that the value of the Nusselt number decreases by increasing both, the number of obstructions as well as the length of obstructions irrespective of its orientation and positioning. The reduction in Nusselt number is significant with obstructions attached on lower half of the hot wall and/or on upper half of cold wall. In addition, the overall reduction in Nusselt number is slightly greater with obstructions attached explicitly to the cold wall.

3

Numerical study of the hydrodynamic efficiency of the multi-stage filter setting technology

Kuljabekov A. B., Inkarbekov M. K., Tungatarova M. S., Alibayeva K. A., Kaltayev A.

Archives of Mining Sciences

|

2013

|

Vol. 58, no. 3

691--704

EN

In this work the numerical study of the hydrodynamic efficiency of the multistage filters setting technology is carried out on the basis of mathematical simulation. Obtained results of a flow of solution in porous media near a wellbore qualitatively conform to the experimental data. In calculations the well is considered as the high-permeability channel with the fictitious permeability coefficient depending on a filter construction (porosity, form of perforations). The results of calculation show that the fictitious permeability coefficient has deep influence on the fluid influx to the well and the distribution of flow rate on well height is not uniform. The developed model is used for the axisymmetric case. Calculations were carried out for a single well; however it can be easily applied to solve the 3D problem with various sets of wells.

PL

W artykule omówiono efektywność hydrodynamicznych filtrów na podstawie modelowania matematycznego. Decyzję doboru stref filtracji w sposób jakościowy są potwierdzone badaniami eksperymentalnymi. W obliczeniach numerycznych założono istnienie wysoko-przepuszczalnych kanałów z założoną fikcyjną przepuszczalnością zależną od konstrukcji (powierzchni otwarcia). Wyniki obliczeń pokazują, że współczynnik przepuszczalności ma duże znaczenie dla dopływu płynu do otworu i niejednorodnego profilu pionowego natężenia przepływu. Model numeryczny dotyczy symetrii osiowej. Obliczenie wykonano dla pojedynczego otworu. Rozwiązanie może być zastosowane do modelowania trójwymiarowego z uwzględnieniem otworów.

4

Description of hydraulic and strength properties of anisotropic geomaterials

Pietruszczak S., Pande G. N.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2012

|

Vol. 34, nr 3

3--16

EN

In this paper, a simple generalization of Darcy’s law is proposed for the description of hydraulic properties of anisotropic porous materials. The coefficient of permeability is defined as a scalar valued function of orientation. The principal directions of permeability are determined from a fabric descriptor specifying the distribution of average pore size. An example is provided for identification of material parameters, which is based on an idealized “pipe network model”. A procedure for defining the anisotropy in strength properties, which incorporates a conceptually similar approach, is also reviewed and an illustrative example is provided.

5

Direct ex vivo measurement of the fluid permeability of loose scar tissue

Fahlgren A., Johansson L., Edlund U., Aspenberg P.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2012

|

Vol. 14, no. 2

47-51

EN

Fluid flow is important in many biomechanical models, but there is a lack of experimental data that quantifies soft tissue permeability. We measured the tissue permeability in fibrous soft tissue, using a novel technique to obtain specimens by allowing soft tissue to grow into coralline hydroxyapatite scaffoldings implanted between the abdominal muscle layers of rats.

6

Stokes flow past a porous approximate sphere

Srinivasacharya D., Raghavacharyulu T. K. V., Radhakrishnamacharya G.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2005

|

Vol. 10, no 4

689-697

EN

In this paper, the flow of an incompressible viscous fluid past and within a porous approximate sphere directed along its axis of symmetry is considered. By assuming that Stokes equations for a creeping flow govern the flow outside the body and Darcy's law governs the tluid motion within the porous region of the body, an analytical soIution for the stream function is obtained. The drag experienced by the body is calculated and its variation with respect to the permeability parameter is studied numericaIly. Prom the present analysis, the flow past a porous sphere and spheroid are obtained as special cases.

7

Dynamic seepage of nitrogen through coal briquettes

Wierzbicki M.

Archives of Mining Sciences

|

2002

|

Vol. 47, nr 2

175-188

EN

This paper concerns the phenomenon of nitrogen seepage through coal briquettes, made from coal dust of grain size smaller than 0.2 mm. The porosity of the briquettes was from 20% to 30%. Seepage took place under average pressures of 0.2-1 MPa. The experiments revealed an existing relationship between the average seepage pressure and the seepage coefficient according to Darcy's Law. To preserve the relationship between the seepage parameters and the seepage conditions, two elements were applied in the form of a non-linear, phenomenological equation. A new equation, with two coefficients, which describe the coal briquette/nitrogen seepage process is presented. The coefficients, in the conditions being studied, are inter-connected and for this reason the equation presented becomes a singled parameter equation. The paper describes the dynamic seepage of nitrogen through coal briquettes, earlier saturated with gas. Seepage was caused by reducing the gas pressure in the space in front of the briquette face. The pressure fell down from pore pressure to atmospheric pressure. The rate of decrease of nitrogen pressure at the front of the briquettes was not constant over the whole series of experiments. The equation described the course of dynamic seepage related to its form in stationary conditions. Good conformity between the experimental results and the phenomenological solution in both stationary and non stationary conditions was observed. The values of the parameters of the equation used fitted the process under stationary and dynamic conditions. In both cases very similar values were obtained.

PL

Praca dotyczy opisu zjawiska filtracji azotu w brykietach o porowatościach od 20 do 30%, wykonanych z pyłu węglowego o uziarnieniu przedstawionym na wykresie z rysunku 1. Ciśnienia średnic filtracji wynosiły 0,2-1 MPa. Stwierdzono istnienie zależności między ciśnieniem średnim filtracji a współczynnikiem filtracji, liczonym zgodnie z prawem Darcy'ego (2). Wartości współczynnika filtracji brykietu o porowatości 21,15%, wyznaczone przy ciśnieniach średnich azotu wynoszących od 1,2 do 5 atm, dopasowane do liniowego prawa filtracji (2), przedstawia zależność na rysunku 2. Aby uniknąć zależności pomiędzy parametrami filtracji a warunkami, w jakich ona zachodzi, zastosowano dwuskładnikowe, nieliniowe równanie (5) podane przez Topolnickiego, Wierzbickicgo (2000). Równanie to można zapisać w postaci (6). We wzorze tym występują dwa współczynniki, opisujące własności filtracyjne układu: brykiet węglowy-azot. Współczynniki te w rozpatrywanych warunkach są zależne od porowatości, dziąki czemu podany wzór jest wzorem jednoparametrowym. Zależności KG = /(E) i KL = /(E) W zakresie porowatości 20-30% mają charakter wykładniczy i mogą być opisane równaniem (7). Przyjmujemy hipotezę roboczą, że wzór (6) opisujący wydatek gazu w warunkach filtracji stacjonarnej stanowi przypadek szczególny wzoru (10) oraz założenia wstępne, że: a) przepływ gazu przez brykiet ma charakter jednowymiarowy, b) brykiet węglowy jest jednorodnym, izotropowym materiałem porowatym, c) odkształcenia szkieletu węglowego pod wpływem zmian ciśnienia porowego są pomijalnie małe, d) proces filtracji gazu jest procesem izotermicznym. Uwzględniając założenia wstępne i wstawiając (10) do (9) otrzymujemy równanie opisujące zmiany ciśnienia wywołane filtracją (11). W celu sprawdzenia poprawności opisu zjawiska filtracji niestacjonarnej równaniem (11) i wyznaczenia współczynników KG i KL wykonywano eksperymenty na stanowisku pokazanym schematycznie na rysunku 7. Brykiety węglowe umieszczone we wnętrzu rury były pierwotnie równomiernie nasycane gazem. Ciśnienia nasycania wynosiły 0,2-1 MPa. Filtrację wywoływano poprzez obniżanie ciśnienia w przestrzeni graniczącej z brykietem. Stosowano zmienne tempo spadku ciśnienia azotu preed ezołem nasycanych azstem brykietów. Równanie (11) razwiązywano numerycznie metodą różnic skończonych. Aby na podstawie (11) obliczyć rozkład ciśnienia porowego w czasie i przestrzeni P = P(x,t), konieczne jest określenie warunków początkowych i brzegowych. Warunek początkowy ma postać: P(x,t) = PQ dla t < 0. Warunki brzegowe zadawane są poprzez podanie wartości ciśnień, rejestrowanych przez manometry P(xi,t), P(xj,l) umieszczone na końcach (XJ, Xj; Xi < xj) rozpatrywanego odcinka brykietu. Zakładamy, że wyznaczone w warunkach filtracji stacjonarnej zależności (7) obowiązują również w warunkach filtracji niestacjonarnej. Poszukiwana jest wartość porowatości (i związana z nią para współczynników KG i KL), dla której suma kwadratów różnic pomiędzy wartościami ciśnień zmierzonych i obliczonych z rozwiązania równania (11) osiąga minimum. Stosujemy metodę gradialną. Uznajemy, że tak wyliczone wartości współczynników KG i KL charakteryzują własności filtracyjne badanego materiału.