マイクロハイドロダイナミクスにおける非線形効果に関する研究

微流体动力学非线性效应研究

基本信息

  • 批准号:
    04J08857
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2004 至 2006
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

非希釈分散系固液二相流における非線形慣性項の役割を調べることを目的として,極低レイノルズ数流れを扱った.渦法では,昨年度までに,フランス人共同研究者と共に開発した格子形成に基づくRedistribution法を用いて,互いに反対方向に回転している二円柱まわりの流れをシミュレートした.この問題は,報告者が以前に特異摂動法を用いて検討した"Jefferyのパラドックス"に対応している.二円柱間距離が小さい場合,本手法で得られる数値解は解析解と一致し,二円柱の前後によどみ点ができ,円柱近傍流れと外部流れは,それぞれ反対方向に回転することが分かった.一方,二円中間距離が離れている場合,二円柱の前後によどみ点は生じず,流れ場は至るところで二円柱と同方向に回転することが分かった.上述のように,渦法で高精度な解析をするためには,格子形成を用いるのが有用であるが,気泡群の挙動の解析のような複雑な界面を有する流れをターゲットとする場合,格子形成を用いない計算手法の確立が望まれる.そこで,三次元噴流を模擬した流れと一対の渦輪の干渉問題をターゲットとして,格子フリーな渦法を検討した.その結果,カットオフ半径を適切に選び,ひずみ速度テンソルの固有ベクトル方向に渦粒子を算術平均によって分割すれば,シミュレート可能であることを明らかにした.微粒子群を攪拌するシステムの一つとして,噴流の励起によって生じる回転スロッシングが挙げられる.この噴流励起回転スロッシングを数値的・実験的に検討し,以下の知見が得られた.なお,この噴流励起回転スロッシングに関する論文は現在投稿中である.(1)噴流励起回転スロッシングの内部流動は,噴流のコア領域を除いてポテンシャル流れの解に一致する.(2)噴流励起回転スロッシングの減衰過程は,時間の-1/2乗である.(3)旋回の発生には,噴流が液面に衝突した際に生じる隆起部のアンバランスが重要である.
为了研究非线性惯性项在未稀释分散固液两相流中的作用,我们基于重分布处理极低雷诺数流。使用 on 方法,我们模拟了两个反向旋转的圆柱体周围的流动,两个圆柱体之间的距离很小。本例中,该方法得到的数值解与解析解一致,发现两个圆柱体前后均存在驻点,圆柱体附近的流动与外侧的流动方向相反。反之,在两个气缸的中间,如果距离较远,则两个气缸前后的驻点结果发现,没有出现流场,并且流场在各处都与两个圆柱体以相同方向旋转。如上所述,为了使用涡流方法进行高精度分析,使用网格形成是有用的。具有复杂界面的流动,例如气泡群行为的分析。当以此为目标时,需要建立一种不使用网格形成的计算方法。因此,我们研究了无网格涡流方法,针对模拟三维射流的流动与一对流体之间的干扰问题因此,应适当选择截止半径。结果表明,可以通过在应变率张量的特征向量方向上将涡旋粒子除以算术平均值来进行模拟。作为搅拌一组粒子的系统之一,可以模拟由射流激励引起的旋转晃动。对这种射流引起的旋转晃动进行了数值和实验研究,并得到了以下发现。目前正在提交一篇关于这种射流引起的旋转晃动的论文。(1)内部流动是射流(2) 射流激发的旋转晃动的衰减过程是时间的-1/2次方。 (3) 要发生涡流,射流必须到达液体表面。碰撞过程中出现的脊的不平衡很重要。 。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Divergence Problem on Three-Dimensional Vortex Method without Redistribution Lattice or Redistribution
无重分布格子或重分布的三维涡旋法的发散问题
三次元渦法による不連続面を持つ流れの並列計算
三维涡法并行计算不连续表面流动
渦法による渦輪の成長過程について
关于利用涡流法研究涡环的生长过程
On unsteady interactions between cylinders by a vortex method
用涡流法研究圆柱间的非定常相互作用
Asymptotic estimation of the initial lift coefficient on animpulsively started rotating and translating cylindrical particle at arbitrary Reynolds number
任意雷诺数下脉冲开始旋转和平移圆柱粒子初始升力系数的渐近估计
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y.Ueda;T.Kida;A.Sellier
  • 通讯作者:
    A.Sellier
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植田 芳昭其他文献

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  • 项目类别:
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