Microscopic investigation of Rayleigh-Taylor instability in a sedimenting suspension

沉积悬浮液中瑞利-泰勒不稳定性的微观研究

• 批准号: 23560190
• 负责人: SETA Takeshi
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23560190/
• 关键词: 懸濁液; 格子ボルツマン法; 埋め込み境界法

We investigate Rayleigh-Taylor instability in a sedimenting suspension by the numerical calculation of the microscopic particle and fluid dynamics. Because of the availability of very fast and massively parallel machines of the lattice Boltzmann method combined with the immersed boundary method, the GPU accelerates particle-based mesoscale hydrodynamic simulations. When we use the immersed boundary-lattice Boltzmann method, we observe the boundary slips on the solid-liquid interface that cause the significant error in the computation of the suspension system. In order to solve the velocity slip problem, we apply two relaxation times collision operator to the lattice Boltzmann method, and demonstrate that our numerical method based on the implicit correction method with the two relaxation times succeeds in preventing the flow penetration through the solid surface as well as unphysical velocity slips.

我们通过微观粒子和流体动力学的数值计算在沉积悬浮液中研究了雷利 - 泰勒的不稳定性。由于晶格Boltzmann方法的非常快速和大量平行的机器与浸入边界方法相结合，GPU加速了基于粒子的中尺度水力动力学模拟。当我们使用浸没的边界晶体玻尔兹曼方法时，我们会观察到固定液体界面上的边界滑动，这些边界会在悬架系统的计算中导致重大误差。为了解决速度滑动问题，我们将两个放松时间碰撞操作员应用于晶格玻尔兹曼方法，并证明我们基于隐式校正方法的数值方法与两个放松时间成功地防止了通过固体表面以及非物质速度滑移的流动渗透。

项目成果

埋め込み境界法を適用した格子ボルツマン法による円柱周りの熱流動解析

使用晶格玻尔兹曼法和埋入边界法对圆柱体周围的热流进行分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 内田洋助;外山智也;瀬田剛
• 通讯作者: 瀬田剛

埋め込み境界法を用いたmulti-block格子ボルツマン法

使用嵌入边界法的多块格子玻尔兹曼法

• 发表时间: 2013
• 作者: 山口銀河;山口暢春;瀬田剛
• 通讯作者: 瀬田剛

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Smoothed profile-lattice Boltzmann methodによる濡れ性を考慮した混相流の数値解析

使用平滑剖面格子玻尔兹曼方法考虑润湿性的多相流数值分析

• 发表时间: 2011
• 作者: Katoh;K.;瀬田剛
• 通讯作者: 瀬田剛

Numerical Simulation of Flows about a Stationary and a Free-Falling Cylinder Using Immersed Boundary-Finite Difference Lattice Boltzmann Method

• DOI: 10.1260/1757-482x.5.1.27
• 发表时间: 2013-03
• 期刊: The Journal of Computational Multiphase Flows
• 作者: Roberto Rojas;K. Hayashi;Takeshi Seta;A. Tomiyama