شبیه‌سازی عددی در حرکت یک کره سنگین در جریان پوزیل رو به بالا

یک فضای "سنگین" که در جریان Poiseuille به سمت بالا حرکت می‌کند به صورت عددی با استفاده از شبیه‌سازی‌های عددی مستقیم (DNS)بررسی می‌شود. The overset و حوزه محاسباتی متحرک برای شبیه‌سازی حرکت مسافت طولانی کره استفاده می‌شوند. مسیر مسیر، سرعت لغزش و موقعیت تعادل شعاعی فضای "سنگین" مورد تحلیل قرار می‌گیرد. فشار و توزیع تنش برشی بر روی سطح کره ارائه شده‌است. نیروهای هیدرودینامیک در کره، با محدود کردن درجات مختلفی از آزادی بیان مورد بحث قرار می‌گیرند. تاثیر عدد رینولدز (بازنشسته)و نسبت چگالی سیال به سیال (ρr)در حرکت کره مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. با افزایش قدرت (Ret)، پنج نوع مسیر مسیر کره در ρr = ۲: مارپیچی، افت نوسانی، سقوط عمودی، بالا آمدن عمودی، و افزایش هرج و مرج مشاهده می‌شود. تعداد Reynolds رینولدز (Res)متناظر با نسبت چگالی، نقش حیاتی در واکنش‌های دینامیکی این کره ایفا می‌کند. سه نوع پوشک

A “heavy” sphere moving in upward Poiseuille flow is numerically investigated using direct numerical simulations (DNS). The overset mesh and the moving computation domain are utilized for simulating the long-distance motion of the sphere. The path trajectory, slip velocity and radial equilibrium position of the “heavy” sphere are analyzed. The pressure and shear stress distributions on the sphere surface are presented. The hydrodynamic forces on the sphere are further discussed by constraining various degrees-of-freedom (DOFs) of sphere motion. The effects of tube Reynolds numbers (Ret) and sphere-to-fluid density ratios (ρr) on the sphere motion are evaluated. As the increase of Ret, five types of path trajectories of the sphere are observed at ρr=2: helical falling, oscillating falling, vertical falling, vertical rising, and chaotic rising. The slip Reynolds number (Res) corresponding to the density ratio plays a crucial role in the dynamic responses of the sphere. Three types of pat