Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mathematical models of hydromechanics of multiphase flow with varying mass

Mamedov Gasim A., Abbasov Natiq M.

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 11

709--715

EN

The paper discusses the mathematical model of hydromechanics of multiphase flows with varying mass. A multiphase flow is considered a continuum consisting of a set of a large number of different groups of particles. The derivation of motion equations and similarity criteria are given taking into account both the externally attached (or detached) mass and phase transitions within the medium. The equations of mass, momentum and energy transfer for individual phases and the medium as a whole are derived based on fundamental conservation laws. It was demonstrated that in the absence of sources (or flow-offs) of mass, momentum and energy, the known equations of single- and multi-phase flow hydromechanics follow as a special case from the obtained systems of motion equations and similarity criteria. The obtained motion equations are valid for the description of an ingredient of mixture and the medium as a whole, regardless of their physical and mechanical properties. Thermodynamic and rheological state equations, as well as expressions for heat flow, interfacial mass forces phase transitions, and heat exchange between phases can be used to close them. The implemented models make it possible to simulate both the stationary distribution of parameters along the wellbore during production and non-stationary processes that occur, for example, when the pump shaft speed changes during oil production. The developed approaches were implemented in the DataFlow software tool for analysis of the hydrodynamics of multiphase hydrocarbon flows, taking into account heat exchange with the rocks surrounding the well, and phase transitions in the fluid. Using the software package, test calculations were carried out to demonstrate the performance of the proposed and implemented models.

PL

W artykule omówiono model matematyczny hydromechaniki przepływów wielofazowych o zmiennej masie. Przepływ wielofazowy jest traktowany jako kontinuum składające się ze zbioru dużej liczby różnych grup cząstek. Wprowadzone równania ruchu i kryteria podobieństwa są podane z uwzględnieniem zarówno zewnętrznej dołączonej (lub odłączonej) masy, jak i przejść fazowych wewnątrz ośrodka. Równania transferu masy, pędu i energii dla poszczególnych faz i ośrodka jako całości otrzymano przy użyciu podstawowych praw zachowania. Wykazano, że w przypadku braku źródeł (lub wypływów) masy, pędu i energii, znane równania hydromechaniki przepływu jedno- i wielofazowego wynikają jako szczególny przypadek z otrzymanych układów równań ruchu i kryteriów podobieństwa. Uzyskane równania ruchu mają zastosowanie do opisu składnika mieszaniny i medium jako całości, niezależnie od ich właściwości fizycznych i mechanicznych. Do ich rozwiązania można wykorzystać termodynamiczne i reologiczne równania stanu, a także wyrażenia dotyczące przepływu ciepła, siły międzyfazowych masy, przejść fazowych i wymiany ciepła między fazami. Wdrożone modele umożliwiają symulację zarówno stacjonarnego rozkładu parametrów wzdłuż odwiertu podczas wydobycia, jak i procesów niestacjonarnych, które zachodzą na przykład podczas zmiany prędkości wału pompy w trakcie wydobycia ropy. Opracowane podejścia zostały zaimplementowane w oprogramowaniu DataFlow do analizy hydrodynamiki wielofazowych przepływów węglowodorów, z uwzględnieniem wymiany ciepła ze skałami otaczającymi odwiert oraz przejść fazowych w płynie. Za pomocą pakietu oprogramowania przeprowadzono obliczenia testowe w celu wykazania wydajności proponowanych i wdrożonych modeli.

2

The impact of variable fluid properties on natural convection flow past a vertical cone

Srinivasacharya Darbhasayanam, Rajender Bhanoth

Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics

|

2022

|

Vol. 21, nr 4

73--85

EN

A free convective flow of an incompressible viscous fluid past an isothermal vertical cone is investigated with variable viscosity and variable thermal conductivity. The constant wall temperature (CWT) and constant wall heat flux (CHF) conditions are used as temperature boundary conditions at the surface of the cone. The successive linearization method is applied to linearize the governing nonlinear differential equations of the flow. The numerical solution for the resulting linear equations is attained through the Chebyshev spectral collocation method. The impact of significant parameters on the velocity and temperature, in addition to heat and mass transfer rates, is evaluated and represented graphically for the CWT and CHF situations. The local heat transfer rate decreases, and the coefficient of the skin friction increases with an increase in the viscosity and thermal conductivity parameters for CWT conditions, but the reverse trend is noticed for CHF conditions.

3

Numerical investigation of vortex wake patterns of laminar flow around two side-by-side cylinders

Nguyen Van Luc, Ho Duy Khanh

Archive of Mechanical Engineering

|

2022

|

LXIX, nr 3

541--565

EN

The laminar flow around two side-by-side circular cylinders was numerically investigated using a vortex-in-cell method combined with a continuous-forcing immersed boundary method. The Reynolds number (Re) of the flow was examined in the range from 40 to 200, and the distance between the cylinders varies from 1.2D to 6D, where D is the cylinder diameter. Simulation results show that the vortex wake is classified into eight patterns, such as single-bluff-body, meandering-motion, steady, deflected-in-one-direction, flip-flopping, anti-phase-synchronization, in-phase-synchronization, and phase-difference-synchronization, significantly depending on the Re, the cylinder distance, and the initial external disturbance effects. The anti-phase-synchronization, in-phase-synchronization, and phase-difference-synchronization vortex patterns can be switched at a low Re after a long time evolution of the flow. In particular, the single-bluff-body and flip-flopping vortex patterns excite the oscillation amplitude of the drag and lift coefficients exerted on the cylinders

4

Flow features of thermophoretic MHD viscous fluid flow past a converging channel with heat source and chemical reaction

Kalita B. K., Choudhury R.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2021

|

Vol. 26, no. 3

72--83

EN

A boundary layer flow of an electrically conducting viscous fluid past a converging channel in the presence of thermophoresis, heat source, chemical reaction, viscous dissipation and simultaneous heat and mass transfer characteristics is studied in the paper. An external magnetic field of uniform strength is applied transversely to the channel. The similarity solution has been used to transform the partial differential equations that represent the problem into a boundary value problem of coupled ordinary differential equations, which in turn are solved numerically using MATLAB’s built in solver bvp4c. Numerical computations are carried out to solve the problem and graphical illustrations are made to get the physical insight of the same. The convergent channel flow problem of an incompressible electrically conducting viscous fluid in the presence of a magnetic field has a wide range of applicability in different areas of engineering, specially in industrial metal casting and control of molten metal flow.

5

Simultaneous chemical reactions effect on dispersion of a solute in peristaltic propulsion of a Newtonian fluid in an inclined channel with wall properties

Dhange M. Y., Sankad G. C.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2019

|

Vol. 24, no. 3

527--538

EN

In this paper, the dispersion of a solute in the peristaltic propulsion of an incompressible and viscous fluid through a permeable medium under the influence of wall properties with simultaneous homogeneous, heterogeneous chemical reactions in an inclined uniform channel has been studied. The issue is studied through conditions of Taylor’s limit and long wavelength hypothesis. The mean effective coefficient of scattering expression is computed and outcomes are interpreted physically through graphs.

6

Modelowanie mechanicznego zachowania cieczy używanej w tłumikach drgań

Lewandowski R., Słowik M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2014

|

z. 61, nr 2

81--93

PL

W pracy rozważa się możliwość zastosowania tzw. ułamkowych modeli reologicznych do opisu dynamicznego zachowania cieczy o bardzo dużej lepkości. Ciecz ta jest często stosowana w pasywnych tłumikach drgań. Bierze się pod uwagę ułamkowe modele reologiczne o trzech i czterech parametrach. Posłużono się rezultatami własnych badań w procedurze identyfikacji parametrów modeli. Dyskutuje się wpływ temperatury cieczy i wpływ amplitudy drgań na wartości parametrów modeli. Wykazano, że ułamkowy, trójparametrowy model Maxwella umożliwia wystarczająco dokładny opis dynamicznego zachowania rozpatrywanej cieczy.

EN

In the paper the possibility of using the fractional rheological models to description of dynamic behavior of fluid of high viscosity is discussed. The considered high viscosity fluid is often used in the passive dampers. The fractional rheological models with three and fourth parameters are taken into account. The experimental data taken from our own experiments are used in the identification procedure. The influence of temperature of fluid and the influence of amplitude of vibration on values of model parameters are also presented and discussed. It was found that the fractional Maxwell model with three parameters is able to sufficiently well describe the dynamic behavior of considered fluid.

7

Slip at the surface of a general axi-symmetric body rotating in a viscous fluid

Ashmawy E. A.

Archives of Mechanics

|

2011

|

Vol. 63, nr 4

341-361

EN

The rotational motion of an arbitrary axi-symmetric body in a viscous fluid is discussed using a combined analytical-numerical technique. A singularity method based on a continuous distribution of a set of Sampson spherical singularities, namely Sampsonlets, along the axis of symmetry within the body, is applied to find the general solution for the fluid velocity that satisfies the general slip boundary condition. Employing a constant and linear approximation for the density functions and applying the collocation technique to satisfy the slip boundary condition on the surface of the body, a system of linear algebraic equations is obtained to be solved numerically. The couple exerted on a prolate and oblate spheroid and on a prolate and oblate Cassini ovals is evaluated for various values of the aspect ratio a/b and for different values of the slip parameter, where a and b are the major and minor semi-axes of the particle respectively. The CPU time elapsed during numerical calculations is measured and tabulated. Numerical work shows that convergence to at least six decimal places is achieved.

8

Modelling of thermoelastic Lamb waves in a plate bordered with viscous fluid of varying temperature

Sharma J. N., Sharma R.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2010

|

Vol. 15, no 1

217-236

EN

The propagation of thermoelastic waves in a homogeneous isotropic, thermally conducting plate bordered with layers (or half-spaces) of a viscous fluid on both sides is investigated. The problem has been modeled by employing non classical theory of thermoelasticity to carry the investigation. The secular equations for governing the symmetric and antisymmetric wave motion of the plate, in completely separate terms, are derived. The results in the context of classical conventional coupled and uncoupled theories of thermoelasticity in case of viscous and inviscid fluid loadings have been obtained as particular cases from the present analysis. The regions of the secular equation, waves of short wavelength and waves of long wavelength have also been discussed and deduced. Finally, in order to illustrate the analytical results, the numerical solution is carried out for an aluminum-epoxy composite material plate bordered with layers (or half-spaces) of light and heavy water. The results have been deduced and compared with the existing ones in relevant publications available in the literature at various stages of this work.

9

A note on a magnetohydrodynamic Couette flow of viscous incompressible non-Newtonian fluids

Amattat M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2010

|

Vol. 15, no 4

1287-1295

EN

This note is devoted to a mathematical study of a phenomenon of dead core which appears in a magnetohydrodynamic Couette flow. For this purpose, let us start by giving some considerations on the notion of Newtonian fluids.

10

Numeryczna analiza przepływu trójwymiarowego cieczy rzeczywistej przez jednostopniową pompę odśrodkową ze spiralnym kanałem zbiorczym

Zieliński A., Tabaczek T., Zawiślak M.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2010

|

R. 51, nr 3

71-75

PL

W pracy porównano ze sobą wyniki analizy przepływu wykonane dwuwymiarową metodą osobliwości oraz trójwymiarową metodą rozwiązywania uśrednionych równań Naviera-Stokesa. W pierwszym przypadku obliczenia dotyczyły palisady samego wirnika omywanej cieczą doskonałą. W drugim przypadku dotyczyły całej pompy przy czym uwzględniono zarówno lepkość medium jak i niestacjonarność przepływu związaną z obrotami łopatek wirnika względem nieruchomego języka spirali. Odtworzono chakterystykę przepływu oraz rozkłady prędkości i ciśnień. Sformułowano wnioski.

EN

In his paper there are compared the results off flow analysis made using the 2-D method of singularities and the 3-D method based on solution of RANSE. In thefirst case there was calculated theflow of inviscid fluid through the cascade of impeller blades. In the second case there was computed the flow of viscous fluid through the entire pump, including the unsteadiness of jjfem i ftused by rotation of impeller in relation to non-symmetric volute casing. Flow characteristics and distributions of velocity and pressure were predicted. Conclusions were formulated.

11

MHD fully developed mixed convection between two long vertical parallel plates

Dubewar A. V., Soundalgekar V. M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2009

|

Vol. 14, no 4

941-948

EN

The effect of a transversely applied magnetic field on an MHD fully developed mixed convection between two long vertical parallel plates is studied. Velocity, pressure gradient and bulk-temperature profiles are shown graphically and the effects of different parameters like M (Hartmann number), (buoyancy parameter), (wall temperature difference ratio) on the flow are discussed.

12

Hydrodynamic flow through porous medium between two porous disks rotating about non-coincident axes

Maji S. L., Guria M., Manna G., Jana R. N.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2009

|

Vol. 14, no 1

239-250

EN

A hydrodynamic viscous incompressible fluid flow through a porous medium between two porous disks rotating with same angular velocity [...] about two non-coincident axes has been studied. An exact solution of the governing equations has been obtained in a closed form. It is found that the primary velocity [...] increases and the secondary velocity [...] decreases with an increase in either the Reynolds number Re or porosity parameter [...]. It is also found that the torque at the disks [...] and [...] decreases with an increase in either [...] or . The heat transfer haracteristic has also been studied on taking viscous dissipation into account. It is found that the rate of heat transfer at both the disks [...] and [...] decreases with an increase in [...].

13

Weak conducting material melt flow in crossed EM fields

Jakovics A., Geza V., Halbedel B.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2008

|

R. 84, nr 11

175-179

EN

New equipment for electromagnetic processing of weak conducting material melts was numerically investigated. Significance of different effects and physical phenomena was evaluated. Complicated melt flow structure was obtained at specific equipment parameters.

PL

Nowe wyposażenie do elektromagnetycznego przetwarzania kąpieli materiałów słabo przewodzących zostało przebadane w drodze analizy numerycznej. Ważność różnych efektów i zjawisk fizycznych została oceniona. Dla konkretnych parametrów urządzenia otrzymano skomplikowana strukturę przepływu kąpieli.

14

Optymalizacja algorytmów wyznaczania ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości

Kosma Z., Noga B.

Modelowanie Inżynierskie

|

2008

|

T. 5, nr 36

187-192

PL

Celem pracy było poszukiwanie i optymalizacja efektywnych algorytmów obliczeniowych wyznaczania ruchu cieczy lepkiej w obszarach płaskich i przestrzennych - konkurencyjnych do kodów komercyjnych. Wyznaczano ruch cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości, opisywaną równaniami w zmiennych fizycznych: składowe prędkości, ciśnienie. Nowe algorytmy numeryczne zaadaptowano do rozwiązywania zagadnień modelowych, ze względu na możliwość porownywania wynikow własnych obliczeń numerycznych z wynikami prezentowanymi w publikacjach i rezultatami badań eksperymentalnych.

EN

The introduced pseudo-time derivative of pressure directly couples the pressure with the velocity and changes the mathematical character of the continuity equation from elliptic to hyperbolic. A standard method of lines approach is applied in this contribution. The system of partial differential equation is discretized in space by central, second-order finite-difference schemes on uniform grids with the same mesh sizes in each direction, the time-variable preserved continuous. The initial-boundary value problem for this system of equations is then reduced to an initial value problem for a system of ordinary differential equations, and the unknown values of pressure and velocity components in each inner knot of uniform meshes are computed using the Galerkin-Runge-Kutta method of third order. Test calculations for laminar flows in the square and cubic cavities with one moving wall and the backward-facing step have been performed. The proposed algorithms proved to be very effective for the demanded time of calculations

15

Optymalizacja algorytmów wyznaczania ruchu cieczy lepkiej metodą dekompozycji pola prędkości

Kosma Z., Motyl P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2008

|

T. 5, nr 36

181-186

PL

Celem pracy byo poszukiwanie i optymalizacja efektywnych algorytmów obliczeniowych wyznaczania ruchu cieczy lepkiej w obszarach płaskich i przestrzennych - konkurencyjnych do kodów komercyjnych. Wyznaczano ruch cieczy lepkiej metodą dekompozycji pola prędkości, opisywaną równaniami w zmiennych fizycznych: składowe prędkości, ciśnienie. Nowe algorytmy numeryczne zaadaptowano do rozwiązywania zagadnień modelowych, ze względu na możliwość porównywania wyników własnych obliczeń numerycznych z wynikami prezentowanymi w publikacjach i rezultatami badań eksperymentalnych.

EN

New version of an algorithm for unsteady motion of a viscous incompressible fluid is proposed. The algorithm can be considered as a modification of the projection scheme originally developed by Huser and Biringen. In the first step of calculation the method of lines is adopted, while for solving the Neumann problem for the computational pressure the finite difference method is applied. The numerical experiments showed that the computational pressure had not to be determined accurately, moreover two grids method has been found to work very well in a reasonable accelerating the rate of convergence. Test calculations for laminar flows in the square and cubic cavities with one moving wall and the backwardfacing step have been performed. The proposed algorithm proved to be very effective for the demanded time of calculations.

16

Generalized Rayleigh waves in thermoelastic solids under viscous fluid loading

Sharma J. N., Sharma R., Sharma Y. D.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2008

|

Vol. 13, no 1

217-238

EN

The paper is aimed to study the propagation of Rayleigh surface waves in a homogeneous isotropic, thermally condueting, and elastic solid halfspace underlying a viscous liquid semi space in the context of generalized theories of thermoelasticity. The investigation is based on modelling the viscous liquid as a hypothetical solid in addition to conduction-convection condition of heat transfer at the interface. After developing the mathematical model, boundary conditions and formal solutions, the secular equations for a thermoelastic solid in closed form and isolated mathematical conditions for generalized Rayleigh waves (Stoneley waves), in complete forms are derived. The amplitude ratios of solid and liquid displacements and temperature change on the surface (interface) are obtained analytically. The surface particle motion has also been discussed and found to be elliptical. The semi-major and semi-minor axes, eccentricity and inclination of major axes with the wave normal are computed analytically and analyzed numerically. The results have been deduced and compared with the relevant publications available in the literature at the appropriate stages of the work. Finally, the numerical solution is carried out for an aluminum-epoxy composite material solid (half space) underlying water, in the case of both light and heavy semi spaces. The dispersion curves, attenuation coefficient profiles and amplitude ratios of surface displacements, temperature change in the solid half space for generalized Rayleigh waves are presented and illustrated graphically in order to illustrate and compare the theoretical results. The theory and numerical computations are found to be in close agreement. The present analysis is useful in electronics and navigation applications.

17

Evaluation of parameters of viscous fluid and viscoelastic dampers

Lewandowski R., Chorążyczewski B., Wasilewicz P.

Vibrations in Physical Systems

|

2006

|

Vol. 22

223--228

18

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.

19

Wyznaczanie ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości na siatkach nakładających się

Kosma Z., Noga B., Motyl P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2006

|

T. 1, nr 32

267-272

PL

Przedstawione zostały własne algorytmy numeryczne, przeznaczone do wyznaczania dwuwymiarowego, stacjonarnego ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości w obszarach kanałów prostoliniowych, podwójnie zagiętych. Kanały wlotowe i wylotowe mają stałe długości, różne są długości kanałów pośrednich. Zagadnienia te rozwiązywano metodą prostych, sprowadzając zagadnienia początkowo-brzegowe dla układów równań różniczkowych cząstkowych do zagadnień początkowych dla układów równań różniczkowych zwyczajnych. Obliczenia wykonano na trzech równomiernych, nakładających się siatkach 30Lx30 w kanałach L=2-9 dla Re <_200.

EN

The artificial compressibility method is designed for computation of stationary viscous incompressible flows in double bent channels. The spatial derivatives and the boundary conditions are discretized by means of the classical secondorder finite-difference schemes on three overlapping uniform grids, while preserving the time-variable continuos. The resulted system of ordinary differential equations has been integrated using the two-step backward-differentiation predictorcorrector method. Calculations have been made for Re<_ 200 on three uniform 30 L �x30 grids for the channels lengths L = 2 -9.

20

Numerical simulations of viscous fluid motions using the artificial compressibility method

Kosma Z., Noga B.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2006

|

T. 27, z. 3/1

761-781

EN

The artificial compressibility method is designed to simulate two- and three-dimensional motions of viscous incompressible fluids. Three two-dimensional domains are studied in this paper: a square cavity with a uniform moving top, a rectilinear channel with a backward-facing step (flow over a sudden expansion) and double bent channels as well as one three-dimensional domain of a cubic cavity with a uniform moving top. The initial-boundary value problems for the systems of partial differential equations are reduced to the initial value problems for systems of ordinary differential equations, which are integrated using the backward-differentiation predictor-corrector method. Laminar flows have been performed for Re = or < 2000 in the square and cubic cavities, for Re = or < 800 over the backward-facing geometry and for Re = or < 300 in the double bent channels.

PL

Przedstawiono algorytmy numeryczne wyznaczania dwu- i trójwymiarowego stacjonarnego ruchu cieczy lepkiej metodą sztucznej ściśliwości. Zagadnienia początkowo-brzegowe dla układów równań różniczkowych cząstkowych sprowadzano do zagadnień początkowych dla układów równań różniczkowych zwyczajnych, które całkowano z wykorzystaniem metody predyktor-korektor wstecznego różniczkowania. Symulację ruchu cieczy lepkiej wykonano dla trzech zagadnień dwuwymiarowych: kwadratowego zagłębienia z jedną poruszającą się ścianką dla Re = lub < 2000, prostoliniowego kanału z uskokiem jednej ścianki dla Re = or < 800 i kanałów podwójnie zagiętych dla Re = lub < 300 oraz sześciennego zagłębienia z jedną poruszającą się ścianką dla Re = lub < 2000.