ВЕСТНИК
Башкирского университета

ENGLISH
Главная Авторам Рецензентам Выпуски журнала Редколлегия Редакция Загрузить статью Подписка ISSN 1998-4812

Архив | Том 23, 2018, No. 3.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ДИНАМИКИ ДЕФОРМИРУЕМЫХ КАПЕЛЬ ПРИ ТЕЧЕНИИ В МИКРОКАНАЛАХ

Download
  • © О. А. Абрамова

    Башкирский государственный университет

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

  • © Ю. А. Питюк

    Башкирский государственный университет

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

  • © Н. А. Воробьев

    Институт механики им. Р. Р. Мавлютова УФИЦ РАН

    Россия, Республика Башкортостан, 450071 г. Уфа, пр. Октября, 71

  • © И. А. Зарафутдинов

    Башкирский государственный университет

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

Работа посвящена трехмерному моделированию динамики деформируемых дисперсных включений в потоке вязкой жидкости в канале при малых числах Рейнольдса ускоренным методом граничных элементов. Программная реализация предусматривает выбор оптимальных алгоритмов в зависимости от размера задачи. Разработанные программные модули были использованы для изучения деформации капель эмульсии, изменения их относительной скорости в потоке, а также для расчета реологических параметров всей системы в целом. Проведены численные эксперименты по моделированию динамики эмульсий различных концентраций в микроканалах.

Ключевые слова:

  • дисперсные системы
  • численное моделирование
  • метод граничных элементов
  • режим Стокса
  • течения в микроканалах
  • деформируемые капли
  • реология
  • dispersed systems
  • numerical simulations
  • boundary element method
  • Stokes flow
  • microchannel flow
  • deformable droplets
  • rheology

ЛИТЕРАТУРА

  1. Абрамова О. А., Иткулова Ю. А., Гумеров Н. А. Моделирование трехмерного движения деформируемых капель в стоксовом режиме методом граничных элементов // Вычисл. мех. сплош. сред. 2013. Т. 6 №2. С. 214-223.
  2. Ковалева Л. А., Мусин А. А., Фатхуллина Ю. И. Нагрев эмульсионной капли сверхвысокочастотным электромагнитным полем // Теплофизика высоких температур. 2018. Т. 56 №2. С. 1-6.
  3. Abramova O. A., Itkulova Yu. A., Gumerov N. A. FMM/GPU Accelerated BEM Simulations of Emulsion Flows in Microchannels // Contribution paper of ASME 2013 IMECE, 2013.
  4. Abramova O. A., Pityuk Yu. A., Gumerov N. A., Akhatov I. Sh. High performance BEM simulation of 3D emulsion flow // Communications in Computer and Information Science (CCIS). 2017. Vol. 753. P. 317-330.
  5. Fatkhullina Y. I., Musin A. A., Kovaleva L. A., Akhatov I. Sh. Mathematical modeling of a water-in-oil emulsion droplet behavior under the microwave impact // J. of Physics: Conference Series. 2015. Р. 574.
  6. Graham M. D. Fluid dynamics of dissolved polymer molecules in confined geometries // Annu. Rev. Fluid Mech. 2011. Vol. 43. P. 273-298.
  7. Grotberg J. B., Jensen O. E. Biofluid mechanics in flexible tubes // Annu. Rev. Fluid Mech. 2004. Vol. 36. P. 121-147.
  8. Guido S., Preziosi V. Droplet deformation under confined Poiseuille flow // Adv. Colloid Inter. Sci. 2010. Vol. 161. P. 89-101.
  9. Gupta A., Sbragaglia M., Scagliarini A. Hybrid Lattice Boltzmann/Finite Difference simulations of viscoelastic multicomponent flows in confined geometries // J. Comput. Phys. 2015. Vol. 291. P. 177-197.
  10. Hetsroni G., Habel S., Wacholder E. The flow field in and around a droplet moving axially within a tube // J. Fluid Mech. 1970. Vol. 41. No. 4. P. 689-705.
  11. Ho B. P., Leal L. G. The creeping motion of liquid drops through a circular tube of comparable diameter // J. Fluid Mech. 1975. Vol. 71. No. 2. P. 361-383.
  12. Itkulova (Pityuk) Yu. A., Abramova O. A., Gumerov N. A., Akhatov I. S. Boundary element simulations of free and forced bubble oscillations in potential flow // Proceedings of the ASME2014 International Mechanical Engineering Congress & Exposition. V 7, IMECE2014-36972, 2014.
  13. Keir G., Jegatheesan V. A review of computational fluid dynamics applications in pressure-driven membrane filtration // Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 2014. Vol. 13. P. 183-201.
  14. Loewenberg M., Hinch E. J. Numerical simulation of a concentrated emulsion in shear flow // J. Fluid Mech. 1996. Vol. 321. P. 395-419.
  15. Pozrikidis C. Boundary Integral and Singularity Methods for Linearized Viscous Flow. Cambridge, MA: Cambridge University Press, 1992. 259 p.
  16. Rallison J. M., Acrivos A. A numerical study of the deformation and burst of a viscous drop in an extensional flow // J. Fluid Mech. 1978. Vol. 89. No.1. P. 191-200.
  17. Sarrazin F., Loubiere K., Prat L., Gourdon C., Bonometti T., Magnaudet J. Experimental and numerical study of droplets hydrodynamics in microchannels // AIChE Journal. 2006. Vol. 52. No.12. P. 4061-4070.
  18. Stone H. A., Stroock A. D., Ajdari A. Engineering flows in small devices: microfluidics toward a Lab-on-a-Chip // Annu. Rev. Fluid Mech. 2004. Vol. 36. P. 381-411.
  19. Zinchenko A. Z., Davis R. H. A multipole-accelerated algorithm for close interaction of slightly deformable drops // J. Comp. Phys. 2005. Vol. 207. P. 695-735.

Copyright © Вестник Башкирского университета 2010-2019