"EMP finantsmehhanismi teaduskoostöö toetus" projekt EMP230
EMP230 "Kahefaasiliste kanal-vooluste modelleerimine DNS ja 3D Reynoldsi nihkepingete meetoditega, arvestades osakestevahelisi põrkeid ja võimalikud rakendused (1.01.2014−31.12.2016)", Aleksander Kartušinski, Tallinna Tehnikaülikool, Matemaatika-loodusteaduskond.
EMP230
Kahefaasiliste kanal-vooluste modelleerimine DNS ja 3D Reynoldsi nihkepingete meetoditega, arvestades osakestevahelisi põrkeid ja võimalikud rakendused
DNS and 3D Reynolds Stress Turbulence Modeling in Particulate Channel Flows with Inter-Particle Collisions and Applications
1.01.2014
31.12.2016
Teadus- ja arendusprojekt
EMP finantsmehhanismi teaduskoostöö toetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.10. FüüsikaP240 Gaasid, vedelike dünaamika, plasma1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)100,0
PerioodSumma
01.01.2014−31.12.2016174 130,00 EUR
174 130,00 EUR
Materjalitehnoloogiad

Kavandatav uurimistöö käsitleb osakestevaheliste põrgete teoreetilist uurimist turbulentses kahefaasilises kanal-vooluses. Projektil on kaks põhieesmärki. Esiteks seame eesmärgiks kanal-voolusega, milles leiavad aset osakestevahelised põrkumised, kaasnevate protsesside parema mõistmise. Teiseks, kavatseme välja töötada nende protsesside kirjeldamise adekvaatsemad meetodid erinevate tehniliste seadmete optimaalsete konstruktsioonide korral. Eesmärkide saavutamiseks teostatakse: 1. Turbulentsete osakestega kanalivooluste 3D numbriline modelleerimine kahel erineval lähendusel: a) Euleri lähendus koos 3D Reynoldsi nihkepingete turbulentsi mudeli (RSTM) ja tõenäosustiheduse funktsiooni (PDF) formalismiga (Lähendus I), b) Otsene numbriline modelleerimine (DNS) koos Lagrange’i trasseerimise meetodiga (Lähendus II), 2. „Lähendusega I“ saadud tulemuste valideerimine „Lähendus II“ vahendite abil ja viimistletud matemaatilise mudeli väljatöötamine turbulentsete, osakesi sisaldavate kanal-vooluste kirjeldamiseks, võttes arvesse osakestevahelisi põrkeid. Projekti eesmärkide saavutamiseks kasutatakse järgmisi võtteid: 1. Osakeste põrgeteta turbulentsete kanal-vooluste 3D RANS numbriline modelleerimine. Dispersse faasi massi ja momendi võrrandite sulgemiseks kasutatakse PDF formalismi sarnaselt 3D RSTM formalismile kandevvedeliku jaoks. 2. Hõõrde- ja elastsuskoeffitsientide mõju uurimine põrkumiste modelleerimisel polüdispersses segus. 3. Turbulentsete osakestega kanal-vooluste 3D RANS numbriline modelleerimine, kasutades võrrandite sulgemiseks kiire granulaarvooluse mudelit. 4. Kohhessiivsete osakestega vooluste modelleerimine Lagrange’i lähenduses. 5. Edaspidine kohhessiivsete / adhessiivsete jõudude rakendamine jäiga sfääri mudelis. 6. Selliste mehanismide nagu vedeliku karakteristikate ja elektrostaatiliste jõudude rakendamine jäiga sfääri mudelis. 7. Numbriliste meetoditega saadud tulemuste testimine eksperimentaalselt.
The proposed research is focused on the theoretical study of the inter-particle collisions in the turbulent particulate channel flows. The overall objective of the project task is twofold. First, we aim at a better understanding of the processes accompanying the channel flows including the inter-particle collisions. Second, we intend to elaborate more adequate methods for the description of these processes at optimal designing of various technical devices. General objectives of the project are: 1. The 3D numerical simulation of the turbulent particulate flows in channels by two approaches: 1) the Eulerian joint 3D Reynolds Stress Turbulence Model (RSTM) and Probability Dense Function (PDF) formalism (Approach I), 2) the joint Direct Numerical Simulation (DNS) and Lagrange tracking method (Approach II), 2. Validation of the results obtained by Approach I by means of Approach II and elaboration of the robust mathematical model for the turbulent particulate channel flows with taking into account of the inter-particle collisions. The main objectives of the project are planned to be solved by the following methods: 1. The 3D RANS numerical simulation of the turbulent particulate collisionless channel flow. The closure of mass and momentum governing equations of particular phase is in the PDF formalism similar to the 3D RSTM of the carrier fluid. 2. The investigation of effect of the friction and restitution coefficients for modeling of collisions of the polydisperse admixture. 3. The 3D RANS numerical modeling of the turbulent particulate flow in channel with closure by the model of the rapid granular flows. 4. Lagrangian simulations of particulate flows with cohesive particles. 5. Further implementation of cohesive/adhesive forces into the hard-sphere model. 6. Implementation of mechanism such as liquid bridging or electrostatic forces into the hard-sphere model. 7. Experimental validation of the numerical results.