三维非均质材料中输运的计算分析
计算物理
2019-09-15 v1 计算工程、金融与科学
摘要
多孔和非均质材料存在于许多应用中，从复合材料、膜、化学反应器和其他工程材料到生物物质和天然地下结构。在这项工作中，我们提出了一种集成方法来生成、研究和升尺度随机及周期性多孔结构中的输运方程。几何生成基于随机算法或弹道沉积。特别地，提出了一种新算法来生成具有随机取向且孔隙度和连通性可调的椭球随机堆积。然后使用局部加密的笛卡尔基或非结构化策略对多孔结构进行网格划分。输运方程在有限体积公式中求解，采用准周期边界条件，通过求解与经典均匀化理论一致的简单闭合问题来简化升尺度问题，适用于线性对流-扩散-反应算子。现有的模拟代码通过新颖的开发得到扩展并集成，以产生一个完全开源的模拟流程。随后展示了这些计算方法在几个有趣的三维应用中的示例。首先，研究了球体周期性排列的收敛性质以及输运和弥散特性。然后，考虑了具有不同高度沉积颗粒层的管道中的传热问题，以及非均质各向异性材料中的传热问题。
引用
@article{arxiv.1909.02830,
title = {Computational analysis of transport in three-dimensional heterogeneous materials},
author = {Gianluca Boccardo and Eleonora Crevacore and Alberto Passalacqua and Matteo Icardi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.02830},
year = {2019}
}