Development and validation of a stabilized immersed boundary CFD model for freezing and melting with natural convection

自然对流 机械 计算流体力学 工作(物理) 材料科学 不连续性分类 粘度 对流 流量(数学) 边值问题 相(物质) 热力学 化学 物理 数学 复合材料 量子力学 数学分析 有机化学
作者
Bruno Blais,F. Ilinca
出处
期刊:Computers & Fluids [Elsevier BV]
卷期号:172: 564-581 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.compfluid.2018.03.037
摘要

Abstract Numerous processes in the automotive, additive manufacturing or energy storage industries require an accurate prediction of the solidification (freezing) and melting (thawing) dynamics of substances. The numerical modeling of these phase changes is highly complex because it includes sharp moving interfaces and strong discontinuities in the material properties. This complexity is often exacerbated by the occurrence of natural convection, which induces a strong coupling between the motion of the liquid and the position of the solid–liquid interface. This leads to strongly coupled non-linear thermo-fluid problems which have to be solved in complex geometries. In this work, we introduce two novel stabilized finite element models to predict the phase change with natural convection. The first model uses a more classical viscosity approach to impose stasis in the solid region whereas the second one is based on an immersed boundary formulation to accurately describe the solid–fluid interface. The efficiency of the stabilization is first demonstrated by studying the Stefan problem. The two approaches to impose stasis are then compared using 2D test cases before they are both used to study melting in a rectangular (2D) and prismatic (3D) cavity. Significant differences are observed in the flow profiles and the solid–liquid interface position between the 2D and the 3D simulations.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
CAR-T DOG完成签到,获得积分10
1秒前
Zzzz完成签到,获得积分10
2秒前
林林发布了新的文献求助20
3秒前
11完成签到,获得积分10
3秒前
YNA完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
7秒前
7秒前
27cC完成签到,获得积分20
8秒前
9秒前
10秒前
CC发布了新的文献求助10
11秒前
翁sir发布了新的文献求助10
12秒前
默己发布了新的文献求助10
12秒前
共享精神的应助被没所谓采纳,获得10
13秒前
Siriya发布了新的文献求助10
14秒前
时尚的傲霜完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
晶aaaaa完成签到 ,获得积分10
15秒前
CCC完成签到,获得积分10
16秒前
顺利毕业并拥有两千万完成签到,获得积分10
16秒前
18秒前
Tian完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
20秒前
taishen完成签到,获得积分10
20秒前
Frank完成签到,获得积分10
20秒前
咕哒猫发布了新的文献求助10
21秒前
思源的应助被翁sir采纳,获得10
21秒前
22秒前
12135发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
xiaolizi发布了新的文献求助10
22秒前
Charlie完成签到,获得积分10
23秒前
共享精神的应助被油炸水采纳,获得10
24秒前
25秒前
25秒前
落后的问雁完成签到,获得积分10
25秒前
完美世界的应助被洁净的醉波采纳,获得10
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 1000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Final Report for the 2-D Test of Model 901 Rotor and Wing Airfoils (BSWT 592) 528
Berberine regulates the TLR4 signaling pathway to suppress hypoxia-induced proliferation and migration of pulmonary arterial smooth muscle cells 520
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 物理 有机化学 化学工程 内科学 生物化学 复合材料 催化作用 心理学 细胞生物学 无机化学 电极 光电子学 人工智能
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7896068
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9404962
关于积分的说明 20866324
捐赠科研通 7499252
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3359395
关于科研通互助平台的介绍 2497744
邀请新用户注册赠送积分活动 2388757