Simulación numérica de la estabilidad del flujo de cavidad impulsado por tapa viscoelástica de baja relación de viscosidad basada en el algoritmo de representación de log-conformación (LCR)
Autores: Ke, Lingjie; Wang, Qikun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulación numérica de la estabilidad del flujo de cavidad impulsado por tapa viscoelástica de baja relación de viscosidad basada en el algoritmo de representación de log-conformación (LCR)
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Método
Estabilidad
Relación de viscosidad
Ecuación de momentum
Algoritmos
OpenFOAM
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
El método de Representación de Log-Conformación (LCR) mejora efectivamente la estabilidad del flujo de fluido viscoelástico impulsado por una cavidad a números altos de Wi. Sin embargo, su estabilidad es relativamente pobre en condiciones de baja relación de viscosidad. En este estudio, se probaron y compararon tres algoritmos de estabilización de ecuaciones de momentum (Difusión en Ambos Lados, División de Tensiones-Vorticidad Viscosas Elásticas Discretas y acoplamiento de velocidad-tensión) en OpenFOAM para evaluar sus efectos estabilizadores sobre el método LCR en condiciones de baja relación de viscosidad. La evaluación se basó en cambios en la energía cinética promedio y en el paso de tiempo crítico máximo. Los resultados indican que los diferentes algoritmos de estabilización de ecuaciones de momentum mejoran las oscilaciones numéricas observadas en la simulación numérica de flujo impulsado por cavidad con baja relación de viscosidad en diferentes medidas. Esto permite una reducción en la relación de viscosidad que puede ser simulada de manera estable de 0.03 a 0.15. Además, estos casos que utilizan los algoritmos de estabilización de ecuaciones de momentum requieren pasos de tiempo que son de un 33% a un 100% más cortos que los de los casos originales. Esto demuestra el efecto promotor del término de difusión adicional en la ecuación de momentum en la estabilidad bajo condiciones de baja relación de viscosidad. La combinación de LCR y acoplamiento de velocidad-tensión se utilizó para analizar el impacto de las relaciones de viscosidad en la velocidad, el tensor de log-conformación y la energía cinética promedio. A medida que la relación de viscosidad disminuye, la contribución de la elasticidad del fluido aumenta, lo que resulta en variaciones más pronunciadas en la velocidad y la tensión. Sin embargo, la relación de viscosidad tiene poco efecto en la capa límite de tensión en la cubierta superior y esquinas. Bajo condiciones con el mismo número de Wi, la energía cinética promedio disminuye a medida que la relación de viscosidad disminuye hasta lograr la estabilidad.
Descripción
El método de Representación de Log-Conformación (LCR) mejora efectivamente la estabilidad del flujo de fluido viscoelástico impulsado por una cavidad a números altos de Wi. Sin embargo, su estabilidad es relativamente pobre en condiciones de baja relación de viscosidad. En este estudio, se probaron y compararon tres algoritmos de estabilización de ecuaciones de momentum (Difusión en Ambos Lados, División de Tensiones-Vorticidad Viscosas Elásticas Discretas y acoplamiento de velocidad-tensión) en OpenFOAM para evaluar sus efectos estabilizadores sobre el método LCR en condiciones de baja relación de viscosidad. La evaluación se basó en cambios en la energía cinética promedio y en el paso de tiempo crítico máximo. Los resultados indican que los diferentes algoritmos de estabilización de ecuaciones de momentum mejoran las oscilaciones numéricas observadas en la simulación numérica de flujo impulsado por cavidad con baja relación de viscosidad en diferentes medidas. Esto permite una reducción en la relación de viscosidad que puede ser simulada de manera estable de 0.03 a 0.15. Además, estos casos que utilizan los algoritmos de estabilización de ecuaciones de momentum requieren pasos de tiempo que son de un 33% a un 100% más cortos que los de los casos originales. Esto demuestra el efecto promotor del término de difusión adicional en la ecuación de momentum en la estabilidad bajo condiciones de baja relación de viscosidad. La combinación de LCR y acoplamiento de velocidad-tensión se utilizó para analizar el impacto de las relaciones de viscosidad en la velocidad, el tensor de log-conformación y la energía cinética promedio. A medida que la relación de viscosidad disminuye, la contribución de la elasticidad del fluido aumenta, lo que resulta en variaciones más pronunciadas en la velocidad y la tensión. Sin embargo, la relación de viscosidad tiene poco efecto en la capa límite de tensión en la cubierta superior y esquinas. Bajo condiciones con el mismo número de Wi, la energía cinética promedio disminuye a medida que la relación de viscosidad disminuye hasta lograr la estabilidad.