МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ КОНЦЕНТРАЦИИ НАНОЧАСТИЦ В НАНОСУСПЕНЗИИ

 

Манжула И.С.

¹Вычислительный центр Дальневосточного отделения РАН, Хабаровск

²Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Хабаровск

manzhula _94@ mail. ru

 

Целью работы является теоретическое исследования динамики поведения наночастиц в наножидкости, используя методы математического моделирования процессов тепломассопереноса.

Для достижения поставленной цели, были сформулированы задачи, в рамках которых проводилось данное научное исследование:

− Используя систему балансных уравнений, описывающих явления термодиффузии и электрострикции, построить математическую модель;

− Применяя численные методы, построить приближенные решения поставленных задач;

− Обосновать сходимость и устойчивость построенных разносных схем;

− Провести сравнительный анализ полученных результатов;

− Разработать программное обеспечение для расчета и визуализации характеристик математической модели.

Объектом исследования выступила жидкофазная среда с наночастицами, находящаяся под воздействием лазерного излучения.

В работе подробно описаны все этапы математического моделирования процессов тепломассопереноса в рассматриваемой жидкофазной среде с наночастицами, облучаемой световым пучком с гауссовым профилем интенсивности, с учетом диффузии и электрострикции, от теоретической разработки математической модели и анализа численных методов решения до обсуждения полученных результатов, на примере моделирования процессов тепломассопереноса в наножидкости.

Впервые получены и исследованы нелинейные параболические уравнения, описывающие динамику наночастиц в жидкофазной среде, с учётом одномерной концентрационной конвекции, находящейся под воздействием электромагнитного поля лазерного излучения. Построена неявная конечно-разностная схема, применен эффективный подход, позволяющий повысить порядок аппроксимации граничных условий без увеличения числа узлов в аппроксимационных соотношениях; доказана абсолютная устойчивость построенных конечно-разностных схем методом гармоник Фурье; подробно описаны результаты численного эксперимента, проведенного в ходе исследования.

Разработанные методы и представленные результаты работы могут быть полезны специалистам в сфере теплоснабжения, а также другим исследователям подобной тематики.

УДК 533

 

ФОРМИРОВАНИЕ НЕСТРУКТУРИРОВАННОЙ СЕТКИ ДЛЯ МОДЕЛИ ВИХРЕВОЙ ТРУБЫ В OPENFOAM СРЕДСТВАМИ SALOME

 

Минишев Ш.Р.¹, Михайленко К.И.²

¹Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа

²Институт механики им. Р.Р. Мавлютова УФИЦ РАН, Уфа

narywow @ gmail. com

 

Производится сравнение эффективности вычислений и трудозатрат на построение конечно-разностных сеток: гексагональной, построенной с помощью стандартных средств OpenFOAM [1] и тетраэдрической, автоматически сгенерированной в пакете Salome (рис. 1). Работа призвана ускорить и облегчить построение сеток для массовых вычислительных экспериментов, описывающих поведение вихревой трубы.

 

Рис. 1. Внешний вид вихревой трубы с разбиением тетраэдрической сеткой, сгенерированной в пакете Salome

 

Исследуемые сетки задают одинаковую область пространства. Число конечных объемов в эталонной сетке — 44864 (они имеют 137576 граней, из них 131608 внутренних), в сгенерированной Salome — 73803 ячейки при сравнимом числе граней (153972 всего и 141240 внутренних). Время вычисления одного шага по времени (10^-5 c) для составляет 1, 037 с и 1, 845 с соответственно.

 

Список литературы

1. Михайленко К.И. К моделированию вихревой трубы: подготовка. гексагональной сетки для вычислительных экспериментов в среде OpenFOAM // Труды Института механики им. Р.Р. Мавлютова УНЦ РАН. 2016. – Т. 11, №1. – С. 112–118

 

УДК 550.3

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: