Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Niestateczność ruchu cieczy lepkiej w pofalowanym kanale

Szumbarski J.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

z. 218

3--171

PL

Praca dotyczy zagadnień związanych z badaniem niestateczności laminarnego ruchu cieczy lepkiej przez kanał z pofalowanymi ścianami. Celem rozważań jest wykazanie, że pofalowanie poprzeczne (tj. zorientowane prostopadle do kierunku przepływu) o odpowiednio dobranej geometrii prowadzi do radykalnego obniżenia krytycznej liczby Reynoldsa przepływu, przy jednoczesnym zachowaniu oporów hydraulicznych na poziomie podobnym jak w przepływie Poiseuille’a a przez kanał o ścianach płaskich. Wprowadzenie pofalowania poprzecznego wydaje się zatem znacznie lepszym sposobem destabilizacji wewnętrznych przepływów laminarnych przy niskich liczbach Reynoldsa niż stosowane powszechnie pofalowanie wzdłużne. Przepływ bazowy w kanale z poprzecznym pofalowaniem jest wyznaczany przy użyciu semianalitycznej metody zanurzonych granic, co pozwala uniknąć transformacji obszaru. Równania różniczkowe, opisujące ewolucję małych zaburzeń w przepływie, wprowadzono w pełnej ogólności i skonstruowano ich spektralnie zbieżną dyskretyzację. Analizę dynamiki zaburzeń przeprowadzono w dwóch etapach. w pierwszym z nich wyznaczono numerycznie tzw. mody normalne, przeprowadzono obliczenia parametrycznej zmienności modu niestatecznego oraz wyznaczono struktury kinetyczne pola zaburzeń prędkości. W drugiej części analizy zbadano numerycznie wpływ poprzecznego pofalowania na przebieg zjawiska przejściowego wzmocnienia zaburzeń w zakresie podkrytycznych liczb Reynoldsa. pokazano, że poprzeczne pofalowanie ścian nie tylko istotnie modyfikuje wielkość tego wzmocnienia, ale również wprowadza nowy mechanizm wzrostu zaburzeń związany z poprzeczną modelującą profilu prędkości przepływu bazowego. Wykazana w pracy możliwość destabilizacji przepływów wewnętrznych przy niskich liczbach Reynoldsa może być podstawą opracowania nowych metod zwiększania efektywności mieszania i procesów transportu w różnych urządzeniach stosowanych w technice cieplnej, biotechnologii i medycynie.

EN

This work focuses on the problem of the instability of laminar viscous flow in a wavy-walled channel. The aim of the analysis is to show that transversal (i.e., perpendicular in terms of its flow direction) wall waviness can lead to a radical reduction in the critical Reynolds number of the flow, while the hydraulic resistance remains nearly the same as for the Poiseuille flow in the channel with flat walls. Thus, introducing the transversal waviness of the channel walls seems to be a much better way of destabilizing internal laminar flows than the widely used longitudinal waviness. The basic low in the transversely wavy channel is determined by the semi-analytical method of immersed boundaries which allows for the avoidance of any domain transformation. Differential equations describing the evolution of small distubances in the flow have been produced in full generality and their spectrally accurate discretization has been constructed. The analysis of the disturbances dynamics consists of two parts. In the first part, the normal modes have been obtaind numerically, the parametric study of the unstable mode has been performed, and the kinematic structures of the disturbance velocity field have also been described. In the second part, the influence of the transversall wall waviness on the transient amplification of disturbances in the range of subcritical Reynolds numbers has been investigated numerically. It has been show that the wall waviness significantly modifies the amplification magnitude and it also introduces a new mechanism of disturbance growth related to the trasversal modulation of the velocity profile of the basic flow. The possibility of the low-Reynolds-number destabilization of the internal flow could be used as the basis for design of innovative methods of mixing and transport enhancement in various devices in heat technology, biotechnology and medicine.

2

Wyznaczanie ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości na siatkach nierównomiernych

Kosma Z., Noga B., Motyl P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2006

|

T. 1, nr 32

261-266

PL

Przedstawione zostały własne algorytmy numeryczne, przeznaczone do wyznaczania dwu- i trojwymiarowego, stacjonarnego ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości w obszarach zagłębień: kwadratowego i sześciennego z jedną poruszającą się ścianką. Zagadnienia te rozwiązywano metodą prostych, sprowadzając zagadnienia początkowo-brzegowe dla układow rownań rożniczkowych cząstkowych do zagadnień początkowych dla układow równań różniczkowych zwyczajnych. Obliczenia wykonano na nierównomiernych siatkach 30 �x30 oraz 30 �x30 x30 dla Re <_1000.

EN

The artificial compressibility method is designed for computation of stationary viscous incompressible flows in the square and cubic cavities. The spatial derivatives and the boundary conditions are discretized by means of the classical second-order finite-difference schemes on non-uniform grids, while preserving the time-variable continuos. The resulted system of ordinary differential equations has been integrated using the one-step backward-differentiation predictor-corrector method. Calculations have been made for Reynolds number values of 400 and 1000 on the 30 × 30 and 30 × 30 × 30 non-uniform grids.

3

Wyznaczanie ruchu cieczy lepkiej w sześciennym zagłębieniu metodą sztucznej ściśliwości

Kosma Z., Noga B.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2005

|

z. 29

231--236

PL

Zasadniczą ideą metody sztucznej ściśliwości jest przyłączenie pochodnej ciśnienia względem czasu do równania ciągłości. Wszystkie pochodne względem zmiennych przestrzennych aproksymowano klasycznymi ilorazami różnicowymi drugiego rzędu dokładności, czas zachowano jako zmienną niezależną ciągłą. Zagadnienie początkowe dla układu równań różniczkowych zwyczajnych rozwiązywano jednokrokową metodą predyktor-korektor wstecznego różniczkowania. Obliczenia wykonano na równomiernych siatkach 30 x 30 x 30 oraz 50 x 50 x 50 dla Re = 10, 100, 400 i 1000.

EN

Essence of the artificial compressibility method lies in involving the pressure time-derivative in the continuity equation. The spatial derivatives and the boundary conditions are discretized by means of the classical second-order finite- difference schemes on uniform grid, while preserving the time-variable continuos. The resulted system of ordinary differential equations has been integrated using the one-step backward-differentiation predictor-corrector method. Calculations for the cubic cavity have been made for Reynolds number values of 10, 100, 400 and 1000 on the 30 x 30 x 30 and 50 * 50 * 50 uniform grids.

4

Wyznaczanie ruchu cieczy lepkiej w kanale z uskokiem ścianki metodą sztucznej ściśliwości

Kosma Z., Noga B.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2005

|

z. 29

225-230

PL

Zasadniczą ideą, metody sztucznej scisliwosci jest przyłączenie pochodnej cisnienia względem czasu do równania ciągłości. Wszystkie pochodne względem zmiennych przestrzennych aproksymowano klasycznymi ilorazami różnicowymi drugiego rzędu dokładności, czas zachowano jako zmienną niezaleąną ciagłą. Zagadnienie początkowe dla układu równań różniczkowych zwyczajnych rozwiązywano dwukrokową metodą predyktor-korektor wstecznego różniczkowania. Obliczenia wykonano na rownómiernych siatkach w kanałach o dtugosaach L = 2 - 25 dla Re = 20,100, 200,400, 600 i 800.

EN

Essence of the artificial compressibility method lies in involving the pressure time-derivative in the continuity equation. The spatial derivatives and the boundary conditions are discretized by means of the classical second-order finite-difference schemes on uniform grid, while preserving the time-variable continuos. The resulted system of ordinary differential equations has been integrated using the two-step backward-differentiation predictor-corrector method. Calculations for the backward-facing step have been made for Reynolds number values of 20, 100,200,400,600 and 800 for the channel lengths L = 2 4- 25.

5

Symulacja numeryczna ruchu cieczy lepkiej w prostoliniowym kanale z uskokiem ścianki

Kosma Z.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2002

|

nr 18

207-212

PL

Celem pracy było wykonanie symulacji numerycznych laminarnego ruchu cieczy lepkiej w prostoliniowym kanale z uskokiem ścianki-opartych na rozwiązywaniu zagadnienia początkowo-brzegowego dla pełnych równań Naviera-Stokesa, sprowadzonych do równania czwartego rzędu funkcji prądu. Obliczenia przepływów zostały wykonane dwukrokową metodą predyktor-korektor wstecznego różniczkowania w kanale o długości L = 20 na równomiernej siatce 600 x 30 dla liczb Reynoldsa: Re < 800.

EN

The aim of this paper is to simulate the laminar motions of viscous incompressible fluid in a rectilinear backward-facing step. The numerical algorithms are based on solving an initial-boundary value problem for the fuli incompressible Navier-Stokes eąuations, written in the form of the fourth-order equation for the steam function. Calculations have been carried out for channel length L = 20 on the uniform grid 600 x 30 for Reynolds numbers Re < 800 using the two-step backward-differentiation predictor-corrector method.

6

Symulacja numeryczna ruchu cieczy lepkiej w kwadratowym zagłębieniu

Kosma Z.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2002

|

nr 18

201-206

PL

Celem pracy było wykonanie symulacji numerycznych iminarnego ruchu cieczy lepkiej w prostoliniowym kanale z uskokiem ścianką - opartych na rozwiązywaniu zagadnienia początkowo-brzegowego dla pełnych fi fownań Naviera-Stokesa, sprowadzonych do równania czwartego rzędu dla funkcji prądu. Obliczenia przepływów zostały wykonane dwukrokową metodą dyktor-korektor wstecznego różniczkowania na równomiernej siatce 50x50 dla liczb Reynoldsa: Re=10 1000 oraz Re=12 500.

EN

The aim of this paper is to simulate the turbulent motion of viscous incompressible fluid in a square cavity whose top wall moves with a constant velocity. The numerical algorithms are based on solving an initial-boundary value problem for the full Navier-Stokes equations, written in the form of the fourth-order equation for the stream function. Calculations have been carried out on the uniform grid 50x50 for Reynolds numbers Re=10 000 and Re=12 500 using the two-step backward-differentation predictor-corrector method.