Non-Newtonian Fluid Flow Modeling in the Inertial Viscometer with a Computer Vision System (original) (raw)
Related papers
Keldysh Institute Preprints, 2018
1 MIPT, 2 KIAM RAS Simulating three-dimensional unsteady viscous compressible flow on GPU using the DiamondTorre algorithm In this paper the approach to simulation of unsteady fluid dynamic problems in terms of the Navier-Stokes system of equations is considered. The numerical scheme is built using the Runge-Kutta discontinuous Galerkin method, approximating the viscous terms with the local discontinuous Galerkin method. A modification of the DiamondTorre algorithm is developped for the geterogeneous implementation of the scheme. The solver based on this algorithm is included into the DTGV software for solving three-dimensional fluid dynamic problems, the results of its validation and performance tests are given. An example of solving the problem of flow past a sphere in three-dimensional setting is presented.
Математична модель для дослідження нестаціонарних течій нестисливої рідини у трубах
Scientific Bulletin of UNFU, 2019
Проаналізовано наукові роботи з розв'язку задач про нестаціонарний рух рідини в циліндричних трубах. Встановлено, що під час розв'язування задач неусталених рухів рідини у трубах виникає потреба визначення швидкостей рідини у перерізах трубопроводу, як в осьовому, так і радіальному напрямках. Класичні методи вирішення цієї задачі не дають задовільних результатів. Удосконалено методику розрахунку нестаціонарних потоків рідини на основі дисипативної моделі. У дослідженнях використано модель із врахуванням дисипативних процесів течії в'язкої рідини, яку вивчали варіаційним методом, враховуючи початкові і граничні умови. Об'єктом дослідження є гідравлічні процеси в неусталених потоках в'язкої рідини у циліндричному трубопроводі. Запропоновано удосконалену методику розрахунку неусталених потоків для нестисливої рідини на основі дисипативної моделі. З'ясовано, що в цьому випадку припущення про нехтування компонентою радіальної швидкості є асимптотично обґрунтованим...
Comparing of a quasisteady and nonsteady mathematical models of fluid flow in evaporating drop
Computer Research and Modeling, 2012
Выведены основные уравнения нестационарной математической модели одномерных (осредненных по высоте капли) течений в высыхающей капле, покоящейся на твердом основании. В результате численных расчетов показано, что процессы в капле определяются законом испарения и значением капиллярного числа. При малых значениях капиллярного числа результаты, полученные с использованием нестационарной модели, мало отличаются от полученных при квазистационарном описании явления. При больших значениях капиллярного числа необходимо пользоваться полной формой записи уравнения. Ключевые слова: испаряющаяся капля, одномерное уравнение движения, нестационарная модель Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, проект 1.588.2011 «Математическое моделирование процессов самоорганизации в системах микро-и наночастиц».
Computer Research and Modeling
In this article, a meshfree-spectral method for numerical investigation of dynamics of planar geophysical flows is proposed. We investigate inviscid incompressible fluid flows with the presence of planetary rotation. Mathematically this problem is described by the non-steady system of two partial differential equations in terms of stream and vorticity functions with different boundary conditions (closed flow region and periodic conditions). The proposed method is based on several assumptions. First of all, the vorticity field is given by its values on the set of particles. The function of vorticity distribution is approximated by piecewise cubic polynomials. Coefficients of polynomials are found by least squares method. The stream function is calculated by using the spectral global Bubnov-Galerkin method at each time step. The dynamics of fluid particles is calculated by pseudo-symplectic Runge-Kutta method. A detailed version of the method for periodic boundary conditions is described in this article for the first time. The adequacy of numerical scheme was examined on test examples. The dynamics of the configuration of four identical circular vortex patches with constant vorticity located at the vertices of a square with a center at the pole is investigated by numerical experiments. The effect of planetary rotation and the radius of patches on the dynamics and formation of vortex structures is studied. It is shown that, depending on the direction of rotation, the Coriolis force can enhance or slow down the processes of interaction and mixing of the distributed vortices. At large radii the vortex structure does not stabilize.
Capturing a non-Newtonian fluid by a moving inclined plate
Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus
Fluid capturing by a moving inclined surface is analyzed theoretically. A task for non-Newtonian fluid is stated in general form. The solving of this task enables revealing the basic physical principles and the mechanisms of the fluid withdrawal process over an entire range of withdrawal velocities realized in practice. The case of withdrawal of finite yield stress viscoplastic fluid is considered.
Computer Research and Modeling, 2015
В работе рассматриваются проектные и поверочные этапы, в разработке сложных вычислительных алгоритмов для создания прямых вычислительных экспериментов в гидромеханике. В моделировании физических полей и нестационарных процессов механики сплошных сред желательно опираться на строгие правила конструирования числовых объектов и связанных с ними вычислительных алгоритмов. Синтез адаптивных числовых объектов и эффективных арифметико-логических операций может послужить оптимизации всей вычислительной задачи, при условии строго следования и соблюдения исходных законов гидромеханики. Возможность использования троичной логики позволяет разрешить некоторые противоречия функционального и декларативного программирования в реализации чисто прикладных задач механики. Аналогичные проектные решения приводят к новым численным схемам тензорной математики, которые позволяют оптимизировать эффективность и обосновывать корректность результатов моделирования. Наиболее важным следствием является возможность использования интерактивных графических методов для визуализации промежуточных результатов моделирования, а также для управляемого воздействия на ход вычислительного эксперимента под контролем инженеров аэрогидромехаников-исследователей.
Presure driven flow of a nonlinear viscoelastic fluid in a plane channel
Рассмотрено течение нелинейной вязкоупругой жидкости, характеризующейся одним тензорным внутренним параметром, в плоском канале под действием постоянного перепада давления. Получены все точные аналитические решения этой задачи в параметрическом виде, из которых выделены заведомо физически недопустимые. Найдены распределения компонент тензора анизотропии, скорости и градиента скорости по высоте канала для различных параметров реологической модели. Показано, что для значений перепада давления выше критических наблюдается неоднозначность решения, приводящая к разрывам в профилях компонент тензора анизотропии. Та же задача решена в двумерной постановке методом конечных элементов. Анализ численного и аналитического решений показал, что в докритическом режиме результаты хорошо согласуются, а в закритическом режиме аналитическое решение имеет разрывы, тогда как численное решение непрерывно для нормальных составляющих тензора анизотропии и дает заниженные значения продольной скорости в режиме активного нагружения и завышенные-в режиме разгрузки. Напорно-расходные характеристики имеют гистерезисный характер. Ключевые слова: нелинейная реологическая модель, течение в плоском канале, аналитическое и численное решение, нормальные и тангенциальные разрывы, гистерезис