B201 格子ボルツマン法による複雑流路内の移動現象解析(LBMによる流体解析)
スポンサーリンク
概要
- 論文の詳細を見る
The lattice Boltzmann method (LBM) for a binary miscible fluid mixture proposed by Inamuro et al. [submitted to J. Comput. Phys. (2001)] is developed and applied to problems of transport phenomena in complex geometries such as porous media. In their method the equilibrium distribution function for the concentration of diffusing species has an additional term with a parameter, which is determined so that the numerical stability can be maintained at high Peclet numbers. As an example of transport phenomena in complex geometries, we consider the problems of flow and mass transfer in a three-dimensional porous structure which consists of many identical spherical bodies in the rectangular domain. In this study, it is assumed that the fluid flows through the structure and the diffusing species is diffused from the bodies. A periodic boundary condition with pressure difference is used at the inlet and outlet. A slip wall condition is applied to the other sides of the domain. Also, boundary conditions of the particle distribution functions for the concentration are presented in this paper. We first carry out the calculations of a mass transfer problem under the condition that the diffusing species is diffused from only one body in the structure. The Schmidt number is fixed at Sc=1. The Reynolds number Re, which is defined by using the time-averaged superficial velocity and the equivalent diameter of the bodies, ranges from 2.09 to 209. Flow characteristics and concentration profiles of the diffusing species at a pore scale are obtained at different Reynolds numbers. At low Reynolds number of Re=2.09, the fluid flow avoids the bodies and goes through open spaces, and the concentration of the diffusing species spreads in every direction mainly by the effect of diffusion. At moderate Reynolds number of Re=33.0, on the other hand, the flow speed becomes a little larger and the diffusing species is diffused together with fluid flow. At high Reynolds number of Re=209 the flow separations occur and several vortices appear behind the bodies. Also, the concentration profiles are highly affected by the flow convection and become completely different from those at low Reynolds numbers. We next perform the calculations of the same mass transfer problem on another condition that the diffusing species is diffused from all the bodies in the structure. The Schmidt number is kept at Sc=0.6 in this case. The Sherwood numbers are calculated and compared with experimental data by Petrovic and Thodos. The calculated values are in good agreement with the experimental data at low and high Reynolds numbers. From these results, it is found that the present method is useful for the investigation of transport phenomena in complex geometries.
- 一般社団法人日本機械学会の論文
- 2001-11-14
著者
関連論文
- 二相系格子ボルツマン法による多孔質構造内の気泡の挙動シミュレーション(OS6-2 流れの複合現象II 混相流)
- (108)信州大学工学教育ミニフォーラムの試み(第29セッション ファカルティ・デベロップメント(I))
- (86)創造設計教育の試みと課題(創成教育(I),第21セッション)
- (62)力学演習における少人数教育の試み(第16セッション 教育研究指導(I))
- 変形ガレルキン法による非定常二次元粘性流の解析 : 誤差解析手法によるアプローチ
- 3812 浮上ヘッドによる磁気ディスク潤滑剤移動の実験による検証(S54 情報機器コンピュータメカニクス,21世紀地球環境革命の機械工学:人・マイクロナノ・エネルギー・環境)
- 変形ガレルキン法による三次元自然対流問題の解析 : (誤差解析手法によるアプローチ)
- 変形ガレルキン法による三次元粘性流れ問題の解析:誤差解析手法によるアプローチ
- 解説 熱流体解析における有限要素解の高精度化(第2部)変形ガレルキン法とMSR解法による熱流動解析
- 2402 低レイノルズ数流れにおける安定問題の格子ボルツマンシミュレーション(OS24.格子ボルツマン・ガス法(1))
- 454 二次元チャンネル乱流における再層流化過程の格子ボルツマンシミュレーション(OS6-2乱流現象の計測とシミュレーション2)
- 103 エレメント・フリー・ガレルキン法による移流拡散問題の解析
- 四次差分法による二次元自然対流問題の解析:第2報, 高レーリー数の場合
- 熱流体解析における有限要素解の高精度化(第1部 変形ガレルキン法による移流拡散解析)
- 四次差分法による二次元自然対流問題の解析 : 不等長間隔メッシュの場合
- 8.数値流体力学(機械工学年鑑(1996年))(流体工学)
- 三次元移流拡散方程式の有限要素解法における各種変形要素の精度評価 : (誤差解析手法によるアプローチ)
- (55)工学部における英語教育検討の試み(第16セッション 教育課程の編成)
- 二次元移流拡散方程式の有限要素解における各種要素形状の計算精度 : 誤差解析手法によるアプローチ
- 二次元移流拡散方程式の有限要素解における各種変形要素の精度評価 : 誤差解析手法によるアプローチ
- 四次差分法による非定常二次元粘性流の解析 : 誤差解析手法によるアプローチ
- 三次元移流拡散方程式の,有限要素法による新しい定式化 : 誤差解析手法によるアプローチ
- 二次元移流拡散方程式の有限要素法および差分法による新しい陽的定式化 : 誤差解析手法によるアプローチ
- 二次元移流拡散方程式の, 有限要素法による新しい定式化 : 誤差解析手法によるアプローチ
- 一次元移流拡散方程式の,有限要素法および差分法による新しい定式化 : 誤差解析手法によるアプローチ
- 有限要素法による拡散・流動問題の解析 : 第3報, 変形ガレルキン法による非定常二次元粘性流れの解析
- 3009 格子ボルツマン法を用いた平板に落下する高粘性流体の噴流シミュレーション(OS-30C 格子ボルツマン・ガス法,OS-30 格子ボルツマン・ガス法)
- 208 格子ボルツマン法による物体を含む流れ場の三次元気泡流解析(S37-1 CFDの新展開(1),S37 CFDの新展開)
- 706 二相系格子ボルツマン法による水平二流体の界面不安定問題の解析(混相流1,学術講演)
- Lattice Kineticスキームを用いた多孔質構造内の非定常流動解析(OS5 乱流現象の計測とシミュレーション)
- 705 CIVA 型有限要素法による非定常二次元粘性流れの解析
- 413 汎用熱流体解析システムによる保管庫内粘性流れ問題の解析
- 412 任意節点配置を用いたエレメント・フリー・ガレルキン法による二次元粘性流動問題の解析
- B201 格子ボルツマン法による複雑流路内の移動現象解析(LBMによる流体解析)
- K-0332 エレメント・フリー・ガレルキン法による二次元粘性流動問題の解析(第2報)(G01-3 メシュレス法・ボクセル法)(G01 計算力学部門一般講演)
- 315 MSR解法による水平二重円管内自然対流現象の解析(O.S.3-3 熱流体解析における新潮流3)(オーガナイズドセッション3 : 熱流体解析における新潮流)
- 313 エレメント・フリー・ガレルキン法による二次元粘性流動問題の解析(O.S.3-3 熱流体解析における新潮流3)(オーガナイズドセッション3 : 熱流体解析における新潮流)
- 311 CIP型有限要素法による二次元粘性流れ問題の解析 : 第2報:高レイノルズ数の場合(O.S.3-3 熱流体解析における新潮流3)(オーガナイズドセッション3 : 熱流体解析における新潮流)
- 310 新しい熱流動格子ボルツマン法の提案ならびに従来型数値解法との比較に関する検討(O.S.3-2 熱流体解析における新潮流2)(オーガナイズドセッション3 : 熱流体解析における新潮流)
- 309 二次元粘性流れ解析における格子ボルツマン法と従来型数値解法との比較に関する検討(O.S.3-2 熱流体解析における新潮流2)(オーガナイズドセッション3 : 熱流体解析における新潮流)
- 308 格子ボルツマン法による非圧縮性粘性流れの解析(O.S.3-2 熱流体解析における新潮流2)(オーガナイズドセッション3 : 熱流体解析における新潮流)
- 304 四面体要素を用いたMSR解法による三次元粘性流れ問題の解析(O.S.3-1 熱流体解析における新潮流1)(オーガナイズドセッション3 : 熱流体解析における新潮流)
- 302 誤差解析手法を用いた四次差分法による粘性流動問題の解析 : 流速と圧力による定式化(O.S.3-1 熱流体解析における新潮流1)(オーガナイズドセッション3 : 熱流体解析における新潮流)
- 301 汎用熱流体解析システムの活用に関する検討(O.S.3-1 熱流体解析における新潮流1)(オーガナイズドセッション3 : 熱流体解析における新潮流)
- 1115 LBMによる薄板製コーナーベーン形状の最適化(OS6-1 複雑流れ解析I 格子ボルツマン法,オーガナイズドセッション:6 複雑流れ解析の新展開)
- 1122 格子運動論スキーム(LKS)による平行平板間乱流の再層流化現象の解析(OS6-2 複雑流れ解析II 乱流・圧縮性流体,オーガナイズドセッション:6 複雑流れ解析の新展開)
- 203 CIP 型有限要素法による非定常二次元粘性流の解析
- 821 変形ガレルキン法による三次元粘性流れ問題の解析 : Re=5000での立方体キャビティ内流れ(GS.10 流体工学4)
- 818 四次差分法による二次元鉛直密閉層内自然対流問題の解析(GS.10 流体工学4)
- 隠れマルコフ・モデルと最適パターン分けを用いた,時系列データの予測に関する検討
- 1114 格子ボルツマン法によるコンクリート内におけるカルシウムイオンの移動現象解析(OS6-1 複雑流れ解析I 格子ボルツマン法,オーガナイズドセッション:6 複雑流れ解析の新展開)
- 1113 格子ボルツマン法による粘弾性を考慮した物体を含む固液二相流シミュレーション(OS6-1 複雑流れ解析I 格子ボルツマン法,オーガナイズドセッション:6 複雑流れ解析の新展開)
- 二次元チャンネル乱流の再層流化過程における撹乱の減衰について(境界層・せん断流・遷移(1),一般講演)
- 332 格子ボルツマン法による二次元チャンネル乱流の再層流化現象の数値解析(2)(OS3-7 噴流,後流,せん断流の構造・普遍的特性(せん断流1),OS3噴流,後流,せん断流の構造・普遍的特性)
- 332 格子ボルツマン法による二次元チャンネル乱流の再層流化現象の数値解析(1)(OS3-7 噴流,後流,せん断流の構造・普遍的特性(せん断流1),OS3噴流,後流,せん断流の構造・普遍的特性)
- 106 二相系格子ボルツマン法による固体壁に衝突する液滴の動的挙動解析(OS1.固体物理/流体物理のマルチフィジックス/マルチスケール解析(2),オーガナイズドセッション)
- 誤差解析手法を用いた四次差分法による後方ステップ流れの解析 : 流体工学,流体機械
- 632 多成分系格子ボルツマン法を用いた多孔質内におけるイオンの移動解析(OS8.流体の数値計算手法と数値シミュレーション(2),オーガナイズドセッション)
- 複雑な移動現象のシミュレーション (特集 シミュレーション技術の新展開)
- 有限要素法による拡散・流動問題の解析 : 第2報、前進計算形有限要素法による潮せき運動の解析
- 有限要素法による拡散・流動問題の解析 : 第1報、非定常一次拡散問題への変形ガラーキン法の提案