Υπολογισμός ρεολογικών ιδιοτήτων αιωρήματος στερεών σωματιδίων σε Νευτώνειο υγρό μέσω άμεσης αριθμητικής προσομοίωσης

 
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share




2016 (EN)
Υπολογισμός ρεολογικών ιδιοτήτων αιωρήματος στερεών σωματιδίων σε Νευτώνειο υγρό μέσω άμεσης αριθμητικής προσομοίωσης

Σωτηροπούλου, Αθηνά

In the present study, the rheological properties of a mono-dispersed suspension of solid, spherical, non-Brownian, non-deformable and neutrally buoyant particles immersed in a Newtonian fluid are estimated through three-dimensional direct numerical simulation. The simulations are carried out for particle volume fractions 0.2, 0.3 and 0.4 and Reynolds numbers 0, 1 and 5 using the Distributed Lagrange Multiplier / Fictitious Domain method (DLM/FDM). The bulk rheological properties investigated are the relative viscosity and the normal stress differences N1 and N2, as well as the contribution of the Reynolds stresses. The results are compared to those of the current literature in order to determine the potential of the simulation method. The effective viscosity is found to increase with increasing volume fractions and Reynolds numbers and there seems to be a good agreement with the results of similar works, whereas the N1 and N2 stress differences diverge from literature results for high volume fractions and Reynolds numbers. The Reynolds stresses are found to affect only N1 and N2, forcing Ν1 to more negative values and N2 to more positive values. For future work, an increase in grid resolution in order to achieve more accurate results is proposed as well as the estimation of the microstructure of the suspension and an expansion to the investigation of deformable and non spherical particles.
Στην παρούσα εργασία υπολογίζονται οι ρεολογικές ιδιότητες μονο-διεσπαρμένου, μη κολλοειδούς αιωρήματος στερεών, μη-παραμορφώσιμων σφαιρικών σωματιδίων, ουδέτερης πλευστότητας, διεσπαρμένα σε Νευτώνειο υγρό, μέσω άμεσης αριθμητικής προσομοίωσης σε τρείς διαστάσεις. Πραγματοποιήθηκε μια σειρά προσομοιώσεων για κλάσματα όγκου κατάληψης σωματιδίων 0.2, 0.3 και 0.4 και αριθμούς Reynolds 0, 1 και 5, μέσω της μεθόδου διανεμημένων πολλαπλασιαστών Lagrange / υποθετικού χωρίου (Distributed Lagrange Multiplier / Fictitious Domain method (DLM/FDM)). Υπολογίστηκε το σχετικό ιξώδες, οι διαφορές κάθετων τάσεων N1 και Ν2 καθώς και η επίδραση των τάσεων Reynolds στις ιδιότητες αυτές, ενώ έγινε σύγκριση με την υπάρχουσα βιβλιογραφία με στόχο τον έλεγχο της αξιοπιστίας της μεθόδου προσομοίωσης. Οι τιμές του σχετικού ιξώδους βρέθηκαν ικανοποιητικές, με αύξηση των τιμών καθώς αυξάνεται το κλάσμα όγκου και ο αριθμός Reynolds, ενώ παρατηρείται απόκλιση των τιμών των Ν1 και Ν2 σε σύγκριση με προηγούμενες μελέτες για υψηλές τιμές κλάσματος όγκου και αριθμών Reynolds. Επίσης βρέθηκε ότι οι τάσεις Reynolds μετατοπίζουν τη Ν1 σε αρνητικότερες τιμές και τη N2 σε θετικότερες τιμές, ενώ στο σχετικό ιξώδες η επίδραση τους είναι μηδαμινή. Για μελλοντικές μελέτες προτείνεται η αύξηση της πυκνότητας πλέγματος στο κελί προσομοίωσης για την επίτευξη πιο αξιόπιστων αποτελεσμάτων, ο υπολογισμός της μικροδομής του αιωρήματος καθώς και η επέκταση της μελέτης σε παραμορφώσιμα και μη σφαιρικά σωματίδια.

info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
Graduate Thesis / Πτυχιακή Εργασία

Suspesion
Direct numerical simulation
Αιώρημα
Rheology
Άμεση αριθμητική προσομοίωση
Ρεολογία

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)

Greek

2016
2016-11-14T07:52:03Z


Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Πολυτεχνική Σχολή, Τμήμα Χημικών Μηχανικών

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at http://ikee.lib.auth.gr. Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.
info:eu-repo/semantics/openAccess



*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)