基于通用非结构网格有限体积法的高魏森贝格数非等温粘弹性流动数值模拟
流体动力学
2020-12-09 v2 计算物理
摘要
在本数值研究中，提出了一种模拟高魏森贝格数下非等温粘弹性流体流动的原创方法。通过在通用非结构网格有限体积框架中采用根构象方法，保证了在宽范围魏森贝格数下的稳定计算。该数值稳定框架被拓展以考虑 Oldroyd-B 型粘弹性流体中的热流变特性。粘弹性流体的温度依赖性采用时温叠加原理建模。根据流动特征可选择阿伦尼乌斯与 WLF 移位因子。内能平衡同时考虑了能量弹性与熵弹性。通过恒定分割因子实现划分。推导了平面通道流中平衡方程的解析解，以验证主要场变量的结果并估计数值误差。研究了一种基于聚异丁烯的聚合物溶液在轴对称 4:1 收缩中的更复杂入口流动，并与文献中的实验数据进行比较。我们证明了该方法在实验相关的高魏森贝格数范围内的稳定性。在不同施加壁温及魏森贝格数下的结果均与实验数据吻合良好。此外，针对实验装置详细探究了能量弹性与熵弹性之间的划分。
引用
@article{arxiv.2008.02052,
title = {Numerical simulation of non-isothermal viscoelastic flows at high Weissenberg numbers using a finite volume method on general unstructured meshes},
author = {Stefanie Meburger and Matthias Niethammer and Dieter Bothe and Michael Schäfer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.02052},
year = {2020}
}
备注
25 pages, 13 figures, 2 tables