Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Simplest Viscous Flow

Hoover Wm. G., Hoover C. G.

Computational Methods in Science and Technology

|

2021

|

Vol. 27, No. 3

109--119

EN

We illustrate an atomistic periodic two-dimensional stationary shear flow, ux = h x˙ i = ˙y, using the simplest possible example, the periodic shear of just two particles! We use a short-ranged “realistic” pair potential, φ(r < 2) = = (2 − r) 6 − 2(2 − r) 3 . Many body simulations with it are capable of modelling the gas, liquid, and solid states of matter. A useful mechanics generating steady shear follows from a special (“Kewpie-Doll” ∼ “qp-Doll”) Hamiltonian based on the Hamiltonian coordinates {q} and momenta {p} : H(q, p) ≡ K(p) + Φ(q) + ˙ Pqp. Choosing qp → ypx the resulting motion equations are consistent with steadily shearing periodic boundaries with a strain rate (dux/dy) = ˙. The occasional x coordinate jumps associated with periodic boundary crossings in the y direction provide a Hamiltonian that is a piecewise-continuous function of time. A time-periodic isothermal steady state results when the Hamiltonian motion equations are augmented with a continuously variable thermostat generalizing Shuichi Nosé’s revolutionary ideas from 1984. The resulting distributions of coordinates and momenta are interesting multifractals, with surprising irreversible consequences from strictly time-reversible motion equations.

2

Effect of flow structure and colloidal forces on aggregation rate of small solid particles suspended in aqueous solutions

Tyl Grzegorz, Kondracki Juliusz, Jasińska Magdalena

Chemical and Process Engineering

|

2021

|

Vol. 42, nr 4

369-–389

EN

In this paper aggregation of small solid particles in the perikinetic and orthokinetic regimes is considered. An aggregation kernel for colloidal particles is determined by solving the convection-diffusion equation for the pair probability function of the solid particles subject to simple shear and extensional flow patterns and DLVO potential field. Using the solution of the full model the applicability regions of simplified collision kernels from the literature are recognized and verified for a wide range of Péclet numbers. In the stable colloidal systems the assumption which considers only the flow pattern in a certain boundary layer around central particle results in a reasonable accuracy of the particle collision rate. However, when the influence of convective motion becomes more significant one should take into account the full flow field in a more rigorous manner and solve the convection-diffusion equation directly. Finally, the influence of flow pattern and process parameters on aggregation rate is discussed.

3

Shear Flow of Guncotton Pulp

Banishevsky Victor, Zakusylo Roman, Zakusylo Daryna

Central European Journal of Energetic Materials

|

2021

|

Vol. 18, no. 1

124--142

EN

This article considers aspects of the flow, rheology, and viscometry of guncotton pulp. It is substantiated that during production guncotton pulp is subjected to shear deformation, taking into account sliding over smooth surfaces, in the input zones of the dies, in the barrel, and on the crimped finned tube of the screw extruder. At the same time, the presence of shear stress in guncotton pulp has not been established. A rotational viscometer with a torque meter, which was developed during this research, enabled the presence of shear stress in guncotton pulp to be demonstrated. The values of the flow stress depend on the solvent content in the guncotton pulp; as this is decreased, the τ0 value increases. When the flow curve for the section from τ0 to τRmax was constructed, the flow curves of the guncotton pulp were described by the Herschel-Bulkley equation. The flow curves of guncotton pulp obtained on corrugated capillaries of different sizes are non-invariant and depend on the magnitude of the deformation of the guncotton pulp in the capillaries. Guncotton pulp flows in a narrow range of pressures and deformations.

4

Nonlinear longitudinal shear distribution in steel-concrete composite beams

Grzeszykowski B., Szmigiera E.

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 1

65--82

EN

This paper describes a fiber-based model proposed for computing the nonlinear longitudinal shear distribution in composite steel-concrete beams. The presented method incorporates the accurate stress-strain relationship with strain softening for concrete and bi-linear constitutive relation for structural steel, both in agreement with Eurocodes, however any one-dimensional constitutive relation can be used. The numerical solution for a simply supported beams loaded with the uniform load, concentrated force and both was presented. The results indicate that the highest value of the shear flow for a beam under an uniform load is at the ends and in the one third of the span length and for the point load, the maximum shear is in the proximity of the concentrated force.

PL

Równomierny rozstaw łączników na ścinanie w stalowo-betonowych belkach zespolonych według Eurokodu 4 można zastosować tylko dla ciągliwych łączników ścinanych, w których charakterystyczna zdolność do poślizgu wynosi co najmniej 6 mm. Według normy EC4 tylko łączniki sworzniowe z łbami o całkowitej długości po przyspawaniu nie mniejszej niż 4-krotna średnica i z trzpieniem o nominalnej średnicy nie mniejszej niż 16 mm i nie większej niż 25 mm można uznać, że spełniają powyższy warunek. W związku z tym stosowanie innych typów łączników rozmieszczonych równomiernie na długości krytycznej belki jest możliwe tylko na podstawie badań eksperymentalnych. Dodatkowo, w belkach poddanych dużym obciążeniom, w których podłużna siła ścinająca osiąga duże wartości, należy stosować łączniki ścinane charakteryzujące się znaczną nośnością. W tego typu łącznikach trudne może być spełnienie warunku ciągliwości, przy jednoczesnym zachowaniu wymaganej nośności na ścinanie. Według Eurokodu 4 łączniki ścinane można rozmieścić na długości krytycznej belki zgodnie z rozkładem ścinania obliczonym za pomocą teorii sprężystości. Jednakże nośność sprężysta przekroju zespolonego (klasy 1 i 2) jest znacznie mniejsza od jego nośności granicznej, co powoduje zwiększenie zużycia materiałów. Aby tego uniknąć i wykorzystać plastyczne rezerwy nośności przekroju zespolonego, rozkład podłużnej siły ścinającej należy obliczyć za pomocą teorii nieliniowej. W artykule przedstawiono procedurę wyznaczania nieliniowego rozkładu ścinania podłużnego w belkach zespolonych za pomocą „Fiber Element Method”. Podano rozwiązania numeryczne dla belki swobodnie podpartej obciążonej równomiernie, siłą skupioną w środku rozpiętości oraz obydwoma obciążeniami jednocześnie.

5

Badanie deformacji kropel z wymianą masy w prostym przepływie ścinającym

Jasińska M., Mańkowski M.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2018

|

Nr 5

131--132

PL

Przedstawiono symulacje numeryczne deformacji kropli w prostym przepływie ścinającym. Obliczenia wykonano dla liczb kapilarnych mniejszych od wartości krytycznych gwarantujących deformację kropli bez jej rozpadu. W pracy badano zachowanie się kropli w przypadku obecności ścianek ograniczających układ, a wyniki symulacji porównano z wynikami doświadczalnymi opublikowanymi w literaturze. Wykonane symulacje pozwoliły również na określenie współczynników transportowych dla wymiany masy. Wartości tych współczynników zweryfikowano z wykorzystaniem modelu Favelukisa i Lavrentevej.

EN

In this work the numerical simulation of drop deformation in a simple shear flow is presented. Calculations were made for capillary numbers smaller than critical, providing a pure deformation of droplet and excluding possibility of its breakage. The deformation of droplet in a confined system was investigated and compared with experimental data published in literature. The performed simulations allowed also the estimation of mass transfer coefficients. Their values were verified using the Favelukis and Lavrenteva model.

6

Minimal Energy Dissipation Rate and Director Orientation Relative to External Dissipative Fields such as Temperature and Velocity Gradients in Nematic and Cholestric Liquid Crystals

Sarman S., Wang Y-L., Laaksonen A.

Computational Methods in Science and Technology

|

2017

|

Vol. 23, No. 3

239--250

EN

The purpose of this review article is to summarize observations accumulated over the years on director alignment phenomena in nematic and cholesteric liquid crystals by molecular dynamics simulation of molecular model systems and by experiment on real systems. The main focus is on the alignment angle between the director and external dissipative fields such as velocity gradients in various flow geometries and temperature gradients doing irreversible work on the system. A general observation is that the director attains an orientation relative to the field where the energy dissipation rate is minimal in the steady state. In the case of planar elongational flow, it can be proven by using symmetry arguments that the energy dissipation rate must be either maximal or minimal and simulations have shown that is minimal. In planar Couette flow both simulations and experiments imply that the energy dissipation rate is minimal in the steady state. Finally, in the case of heat conduction, symmetry arguments imply that the energy dissipation rate must be either minimal or maximal and simulations and experiments indicate that it is minimal. All these observations can be explained by applying a recently proven theorem according to which the energy dissipation rate is minimal in the steady state in the linear regime at low fields.

7

Free volume effect on behavior of polymer liquids in shear flows

Steller R.

Polimery

|

2012

|

T. 57, nr 7-8

562-570

EN

Rheological properties of polymers such as non-Newtonian viscosity and non-zero normal stress differences during the shear flow of polymeric liquids were interpreted from the point of view of the free volume theory. It was shown that the shear viscosity variations result from the changes of the total free volume, while the normal stress differences stem from the anisotropy of the free volume distribution in a polymer liquid subjected to the shearing flow. Theoretical predictions were compared with literature data for PE-LD melt (known as IUPAC melt A) and polyisobutylene (PIB) solution in 2,6,10,14-tetramethylpentadecane (NIST standard reference material). Good agreement between theory and the experiment was found.

PL

Reologiczne właściwości polimerów, w tym lepkość nienewtonowską oraz niezerowe różnice naprężeń normalnych w przepływie ścinającym zinterpretowano na gruncie teorii objętości swobodnej. Wykazano, że zmiany lepkości wynikają ze zmian całkowitej objętości swobodnej, podczas gdy niezerowe różnice naprężeń normalnych są wywołane anizotropią rozkładu objętości swobodnej w cieczy polimerowej poddanej przepływowi ścinającemu. Teoretyczne przewidywania porównano z danymi literaturowymi dotyczącymi stopionego PE-LD (znanego jako stop IUPAC A) i roztworu poliizobutylenu (PIB) w 2,6,10,14-tetrametylopentadekanie (wzorcowy materiał odniesienia NIST). Stwierdzono dobrą zgodność między teorią a doświadczeniem.

8

Reactive micromixing of liquids of equal and different viscosities in a shear flow

Rożeń A.

Chemical and Process Engineering

|

2007

|

Vol. 28, z. 4

1045-1056

EN

Micromixing of liquids of equal an unequal viscosity in a simple shear flow has been studied theoretically. The effect of the viscosity ratio of mixed liquids on the mixing time of an inert tracer and on the course of competitive-parallel chemical reactions was determined using a multi-dimensional micromixing model. Results of modelling were compared with those obtained for a plane stagnation flow.

PL

Wykonano badania teoretyczne mikromieszania cieczy o jednakowej i różnej lepkości w prostym przepływie ścinającym. Wyznaczono wpływ różnic lepkości mieszanych cieczy na czas mieszania inertnego znacznika i na przebieg równoległych i konkurencyjnych reakcji chemicznych za pomocą przestrzennego modelu mikromieszania. Wyniki modelowania porównano z wynikami uzyskanymi dla płaskiego przepływu stagnacyjnego.

9

Modeling nonlinear rheology of polydisperse polymer melts

Wagner M. H.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2006

|

Vol. 11, no 2

255-267

EN

Melt rheology of polydisperse polymers is reviewed with special emphasis on the separation of effects of chain orientation and chain stretch, as described consistently by the Molecular Stress Function (MSF) theory. Based on energy balance considerations, first the Free Energy of a tube segment with a strain-dependent tube diameter is established, and it is demonstrated that the molecular stress is a function of the orientational free energy under these conditions. Then constraint release is introduced as a dissipative process, which modifies the energy balance of tube deformation, and leads to a strain-dependent evolution equation for the molecular stress function. For simple shear and extensional flows, the predictions of the MSF model consisting of a history integral for the stress tensor and a differential evolution equation for the molecular stress function with only one (extensional flows) or two (shear flow) nonlinear material parameters, are in excellent agreement with experimental data of HDPE, LDPE, LLDPE, PS, and PP melts. The concept of a strain-dependent tube diameter, which decreases with increasing deformation, explains consistently the strain hardening of linear as well as of long-chain branched polymer melts.

10

On the stability of generalized hydromagnetic thermohaline shear flows

Mohan H., Kumar P., Devi P.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2004

|

Vol. 26, nr 1-2

63-77

PL

Przedstawiono matematyczną analizę uogólnionych stabilności magnetohydrodynamicznych termohalinowych przepływów ścinających. Ich fizyczna konfiguracja jest typu poziomej warstwy, nieściśliwej, nielepkiej, przewodzącej ciepło, o zerowej rezystywności. Zachodzi w niej różnicowy przepływ U(Z) w kierunku poziomym i zmienia się gęstość Pof(Z) w kierunku pionowym, podczas gdy cały układ jest ograniczony dwiema poziomymi granicami różnej, ale stałej temperaturze i stężeniu. W jednorodnym polu magnetycznym temperatura stężenie dolnej granicy są większe niż górnej, Po Jest dodatnią stałą, U(Z) i f(Z) są ciągłymi funkcjami współrzędnej pionowej Z, a df/dZ < O w całym obszarze przepływu. Wyprowadzono warunki dostateczne dla nadstabilności i podano ograniczenia dla dowolnie niestabilnej wartości modalnej układu w przypadku, gdy temperatura i stężenie mają odwrotne udziały w gradiencie pionowej gęstości.

EN

The paper presents a mathematical analysis of the stability of generalized hydromag-netic thermohaline shear flows. The physical configuration is that of a horizontal layer of an incompressible inviscid heat conducting of zero electrical resistivity in which there is differential streaming U(Z) in the horizontal direction and density variation p0f(Z) in the vertical direction, while the entire system is confined between two horizontal boundaries of different but uniform temperature and concentration with the temperature and concentration of the lower boundary greater than that of upper one in the presence of a uniform horizontal magnetic field, p$ being a positive constant having the density and U(Z) and /(Z) being continuous functions of the vertical co-ordinate Z with dfldz < 0 everywhere in the flow domain. Sufficient conditions are derived for overstability to be valid and bounds are presented for an arbitrary unstable mode of the system for the cases where the temperature and the concentration make opposing contributions to the vertical density gradient.

11

An investigation of the shear and pressure flows interaction in a hydrostatic journal bearing pocket

Braun M. J., Peloso D., Daniels C. C.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2002

|

Vol. 7, no 3

739-747

EN

The present paper studies parametrically the flow patterns and pressure profiles inside of, and on the adjoining seals of a single hydrostatic pocket, characteristic component of hydrostatic journal bearings. The major focus is on the interaction between the effects of the shear flow (Couette) created by the rotation of an eccentric shaft and the pressure induced flow due to hydrostatic jet penetrating at the bottom of the pocket. The pocket is square in nature with a size of 17.8mm x 17.8mm footprint. Its bottom surface has a radial sliding capability, such that the depth of the pocket can be changed, without breaking pocket integrity. This construction allows the study and ensuing comparison of the influence of changes in clearance, jet strength and shaft angular velocity on the flow patterns, pressure profiles and the combined hydrostatic and hydrodynamic effects. The flow structure of the jet and its interaction with the flow in the pocket itself is visualized qualitatively using long distance microscopy (up to x400). The PIV system used herein is equipped with a digital video-camera and a pulsing laser (30mJ/pulse) with a repetition capability of up to 5000Hz.