| | SLO | ENG | Cookies and privacy

Bigger font | Smaller font
First page > Show document

Show document Help

Title:Numerical simulation of force interactions between rigid bodies and fluid flow
Authors:ID Verhnjak, Ožbej (Author)
ID Hriberšek, Matjaž (Mentor) More about this mentor... New window
Files:.pdf MAG_Verhnjak_Ozbej_2017.pdf (2,30 MB)
MD5: 705D287AE5A9EACC1131139B15D06F81
 
Language:English
Work type:Master's thesis/paper
Typology:2.09 - Master's Thesis
Organization:FS - Faculty of Mechanical Engineering
Abstract:Particles immersed in a fluid have always been an important researching domain in process technologies, pharmacy and fluid mechanics. It is for its practical utility in industry that the two-phase flow is still being academically researched, but in present times with a slightly different, more complex approach. Formerly all the particles have been assumed to be spheres, what simplified the models of processes physical presentation. Nowadays, however, it is clear that such an assumption makes significant errors in some fields of applications. With that reason ellipsoids were presented instead of spheres. That step also transferred computation from analytical or partially analytical to wholey numerical. This work presents the results of numerical simulation of different ellipsoids and sphere. In addition a Saffmann effect on sphere is presented as a special phenomena in fluid mechanics.
Keywords:OpenFOAM, Saffman effect, drag coefficient, sphere drag, drag on ellipsoids, forces on immersed bodies
Place of publishing:Maribor
Publisher:[O. Verhnjak]
Year of publishing:2017
PID:20.500.12556/DKUM-66535 New window
UDC:519.87:532.58(043.2)
COBISS.SI-ID:20853782 New window
NUK URN:URN:SI:UM:DK:MDPWWZXA
Publication date in DKUM:17.07.2017
Views:1334
Downloads:172
Metadata:XML DC-XML DC-RDF
Categories:KTFMB - FS
:
VERHNJAK, Ožbej, 2017, Numerical simulation of force interactions between rigid bodies and fluid flow [online]. Master’s thesis. Maribor : O. Verhnjak. [Accessed 24 March 2025]. Retrieved from: https://dk.um.si/IzpisGradiva.php?lang=eng&id=66535
Copy citation
  
Average score:
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
(0 votes)
Your score:Voting is allowed only for logged in users.
Share:Bookmark and Share


Hover the mouse pointer over a document title to show the abstract or click on the title to get all document metadata.

Licences

License:CC BY 4.0, Creative Commons Attribution 4.0 International
Link:http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Description:This is the standard Creative Commons license that gives others maximum freedom to do what they want with the work as long as they credit the author.
Licensing start date:30.06.2017

Secondary language

Language:Slovenian
Title:Numerična simulacija delovanja sil med trdnimi telesi in tekočino
Abstract:Dvofazni tok in njegova fizikalna ter matematična predstavitev so v inženirskih panogah od nekdaj predstavljali tematiko, kateri je potrebno nameniti veliko raziskovanja. Zlasti je raziskovanje delcev v toku pomembno v procesni tehniki, ki je nek skupen imenovalec za prehrambeno industrijo, farmacevtsko industrijo in razne kemično-predelovalne procese. Poleg obnašanja delcev in poti, ki jih ubirajo, so predvsem sile na delce in sile med delci tiste, ki jih želimo določiti. Skoraj do današnjega časa so delci v člankih in raziskavah predstavljeni izključno v obliki krogel. Krogla je matematično relativno lahko popisljiva in tako do določenih omejenih razsežnosti omogoča analitičen preračun toka okoli delcev (npr.Stokesov tok). Še vedno so enačbe v polnosti nerešljive, a te omejene rešitve predstavljajo neko izhodišče, na keterem se gradijo različne korelacije in eksperimentalno določene rešitve. Z modernizacijo in vedno hitrejšimi in natančnejšimi postopki pa so se tudi v procesni tehniki pojavile nove zahteve, ki jih predpostavka krogelnih delcev več ne izpolnjuje. Za dobro natačnost je torej potrebno delce predstaviti z kompleksnejšimi oblikami, ki bodo bolje popisali nakjlučno formo delca. Seveda pa je jasno samo po sebi, da si z novimi oblikami zapremo pot do analitičnih rešitev. Tako je edina možna pot ali eksperiment ali uporaba numerike. Eksperimenti za dvofazne tokove zahtevajo izredno natančno merilno opremo, ki je v večini izredno draga. Po drugi strani pa numerika predstavlja način, ki je izredno poceni. Velikokrat potrebujemo eksperimentalne podatke, a ti so v veliko primerih že določeni. Računalniki so danes razviti do te stopnje, da so že tudi preračuni z več tisoč delci končani v nekaj minutah. V tem delu avtor izbere vključno s kroglo 4 delce, katere želi v toku tekočine fizikalno popisati. Trije delci so različni elipsoidi z najrazličnejšimi dimenzijami. Računalnik danes sicer res predstavlja vlogo hitrega računarja, a ne vsemogočnega. Iz tega razloga se v nalogi tokovne razmere omeji na laminarne, ki ne zahtevajo pretirano gostih računskih mrež. Numerična simulacija sama po sebi pa vedno predstavlja samo nek podatek, ki ne predstavlja nujno pravilne rešitve. Da bi jo overil, avtor rešitev primerja z eksperimentalnimi korelacijami, ki jih nekaj obstaja in temeljijo na različnih modelih. Rešitev je podana v obliki, bodisi koeficienta upora bodisi koeficienta vzgona, saj je primerjava med različno velikostjo delcev tako najboljša. V tem delu je prav tako obravnavan Saffmanov učinek v toku. Ta je prav tako pomemben za pravilno razlago simulacij gibanja delcev v tekočini. Simulacija premikajočega delca je zahtevnejša in zahteva dinamične računske mreže. Način, kako to storiti je podan. Vse simulacije so izvedene z programskim paketom OpenFOAM, ki je izredno močno računsko orodje, a tudi zahtevno za uporabo. Da bi bralec kar najbolje razumel rezultate, je dodatno torej predstavljeno delo s programom in primer, kako zaženemo simulacijo.
Keywords:OpenFOAM, Saffmanov učinek, dinamični vzgon, sila upora na krogli, sila upora na elipsoidu, sile na potopljena telesa


Comments

Leave comment

You must log in to leave a comment.

Comments (0)
0 - 0 / 0
 
There are no comments!

Back
Logos of partners University of Maribor University of Ljubljana University of Primorska University of Nova Gorica