Волны седиментации в двухфазной гранулированной жидкости

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается вопрос математического моделирования течений суспензии твердых частиц без предположений о малых концентрациях. Различие скоростей частиц и связующей жидкости учитывается путем применения двухконтинуального подхода, в рамках которого частицы и жидкость трактуются как две различные вязкие жидкости. Исследуется роль сил плавучести и гравитационной мобильности на оседание частиц. Проводится качественное сравнение с теорией концентрационных волн Кинча для случая одномерных вертикальных течений. Отмечена роль вихрей на поперечную миграцию частиц при седиментации в двумерном сосуде.

Об авторах

В. В. Шелухин

Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shelukhin@hydro.nsc.ru
Россия, Новосибирск

В. В. Неверов

Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН

Email: shelukhin@hydro.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Schwarze R., Gladkyy A., Uhlig F., Luding S. Rheology of weakly wetted granular materials: a comparison of experimental and numerical data // Granular Matter. 2013. V. 15. P. 455–465.
  2. Herminghaus S. Dynamics of wet granular matter // Adv. Phys. 2005. V. 54. P. 221–261.
  3. Hsiau S.S., Liao C.C., Tai C.H., Wan C.Y. The dynamics of wet granular matter under a vertical vibration bed // Granul. Matter. 2013. V. 15. P. 437–446.
  4. Jop P., Forterre Y., Pouliquen O. A constitutive law for dense granular flows // Nature. 2006. V. 441. P. 727–730.
  5. Gabrieli F., Lambert P., Cola S., Calvetti F. Micromechanical modelling of erosion due to evaporation in a partially wet granular slope // Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech. 2012. V. 36. P. 918–943.
  6. Pietsch W. Agglomeration Processes. Weinheim: Wiley, 2002.
  7. Guo Y., Wu C.Y., Thornton C. The effects of air and particle density difference on segregation of powder mixtures during die filling // Chem. Eng. Sci. 2011. V. 66. P. 661–673.
  8. Beeley P.R. Foundry Technology. Oxford: Elsevier, 2001.
  9. Schwarze R., Rudert A., Tilch W., Bast J. Rheological behavior of sand-binder mixtures measured by a coaxial cylinder rheometer // I. Foundry Res. 2008. V. 60. № 3. P. 2–6.
  10. Anderson T., Jackson R. Fluid mechanical description of fluidized beds. Equations of motion // Ind. Eng. Chem. Fundamen. 1967. V. 6. P. 527–539.
  11. Buyevich Y., Shchelchkova I. Flow of dense suspensions // Prog. Aerosp. Sci. 1978. V. 18. P. 121–150.
  12. Zhang D., Prosperetti A. Momentum and energy equations for disperse two-phase flows and their closure for dilute suspensions // Int. J. Multiphase Flow. 1997. V. 23. P. 425–453.
  13. Miller R., Singh J., Morris J. Suspensions flow modeling for general geometries // Chem. Eng. Sci. 2009. V. 64. P. 4597–4610.
  14. Crowe C., Schwarzkopf J., Sommerfield M., Tsuji Y. Multiphase Flows with Droplets and Particles. Boca Raton: CRC Press, 2011.
  15. Dontsov E.V., Peirce A.P. Slurry flow, gravitational settling and a proppant transport model for hydraulic fracture // J. Fluid Mech. 2014. V. 760. P. 567–590.
  16. Nevskii Yu.A., Osiptsov A.N. Slow gravitational convection of disperse systems in domain with inclined boundaries // Fluid Dyn. 2011. V. 46. № 2. P. 225–239.
  17. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 736 с.
  18. Shelukhin V.V., Neverov V.V. Dense suspension flows: a mathematical model consistent with thermodynamics // J. Fluids Eng. ASME. 2022. V. 144. Iss. 021402. P. 1–13.
  19. Kynch G.F. A theory of sedimentation // Trans. Faraday Soc. 1952. V. 48. P. 166–176.
  20. Bustos M.C., Concha F., Bürger R., Tory E.M. Sedimentation and Thickening Phenomenological Foundation and Mathematical Theory. Dordrecht: Springer, 1999.
  21. Shelukhin V.V. Thermodynamics of two-phase granular fluids // J. Non-Newton. Fluid Mech. 2018. V. 262. P. 25–37.
  22. Krieger I.M., Dougerty T. A mechanism for non-Newtonian flow in suspensions of rigid spheres // Trans. Soc. Rheol. 1959. V. 3. P. 137–152.
  23. Ishii V., Mishima K. Two-fluid model and hydrodynamic constitutive relations // Nucl. Eng.&Des. 1984. V. 82. P. 107–126.
  24. Baumgarten A.S., Kamrin K. A general fluid-sediment mixture model and constitutive theory validated in many flow regimes // J. Fluid Mech. 2018. V. 861. P. 721–764.
  25. Acrivos A., Herbolzheimer E. Enhanced sedimentation in settling tanks with inclined walls // J. Fluid Mech. 1979. V. 92. P. 435–457.
  26. Richardson J.F., Zaki W.N. The sedimentation of a suspension of uniform spheres under conditions of viscous flow // Chem. Eng. Sci. 1954. V. 3. P. 65–73.
  27. Шелухин В.В. Квазистационарная седиментация с адсорбцией // ПМТФ. 2005. Т. 46. № 4. С. 66–77.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2.

Скачать (47KB)
3.

Скачать (121KB)
4.

Скачать (96KB)
5.

Скачать (100KB)

© В.В. Шелухин, В.В. Неверов, 2023