Collective Dynamics of Particles (eBook)
VII, 128 Seiten
Springer International Publishing (Verlag)
978-3-319-51226-6 (ISBN)
Preface 6
Contents 8
Modeling and Simulation of Discrete Particles in Fluid Flow 9
1 Introduction 9
2 Motion of Isolated Particles 10
2.1 Gas--Solid Flows 11
2.2 Liquid--Solid Flows 12
2.3 Effects of Finite Particles Reynolds Number 15
2.4 Lift Forces 18
3 Isolated Particles in Simple Flows 20
4 Force Coupling Method 27
4.1 Stokes Flows 30
4.2 Finite Reyonolds Number Flows 31
5 Applications to Suspension Flows 34
5.1 Particle Settling 34
5.2 Couette Flow 37
6 Comments 42
References 42
Modeling and Simulation of Finite-Size Particles in Turbulence 47
1 Introduction 47
2 Basics of Turbulence 50
3 Numerical Methods for Finite-Size Particles 52
4 Finite-Size Effects of Individual Particles 54
4.1 Slip Velocity 55
4.2 Modification of Turbulence 57
4.3 Drag Force in Turbulent Flows 58
4.4 Sedimenting Particles 62
5 Collective Effects of Finite-Size Particles 62
5.1 Two Interacting Particles 63
5.2 Sedimentation 66
5.3 Turbulence Modulation 68
6 Concluding Remarks 71
References 72
Some Aspects of the Collective Dynamics of Particles in Turbulent Flows 74
1 Introduction 74
1.1 Particles in Turbulence 76
1.2 Some Important Aspects of the Collective Dynamics of Particles in Turbulence 79
2 Turbulent Dispersion of Tracer Particles 81
2.1 The Turbulent Pair Dispersion Problem 81
2.2 Batchelor and Richardson Regimes for Pair Dispersion 83
2.3 A Simple Ballistic Phenomenology of Turbulent Superdiffusion 86
3 Preferential Concentration of Inertial Particles in Turbulence 90
3.1 Diagnostics of Preferential Concentration with Voronoï Tessellation 90
3.2 Main Properties of Preferential Concentration in Turbulence 92
3.3 Origins of Preferential Concentration 96
4 Conclusion 100
References 101
Collective Dynamics of Particles in Viscous Flows with an Emphasis on Slender Rods 105
1 Introduction 105
2 General Principles 106
3 Origins of Collective Dynamics 108
3.1 Chaotic Motion Due to Hydrodynamic Interactions 109
3.2 Irreversibilities Due to Contact Interactions 113
4 Calculating the Motion of Rods 114
4.1 Hydrodynamic Models for Rigid Fibers 114
4.2 Slender Body Equation for a Rigid Rod 116
4.3 Motion of a Slender Rod 119
5 Simulating Rigid Rods 122
5.1 Hydrodynamic Interactions 123
5.2 Solving for the Collective Dynamics 124
5.3 Example Calculation 125
5.4 Slender Body Dynamics 127
5.5 Lubrication 128
5.6 Solving 129
6 Collective Dynamics and Chaos 130
7 Concluding Comments 132
References 132
| Erscheint lt. Verlag | 21.2.2017 |
|---|---|
| Reihe/Serie | CISM International Centre for Mechanical Sciences | CISM International Centre for Mechanical Sciences |
| Zusatzinfo | VII, 128 p. 67 illus. |
| Verlagsort | Cham |
| Sprache | englisch |
| Themenwelt | Mathematik / Informatik ► Mathematik |
| Naturwissenschaften ► Physik / Astronomie | |
| Technik ► Maschinenbau | |
| Schlagworte | fluid- and aerodynamics • Force Coupling Method • Gas-solid Flows • Highly Viscous Fluid • Low-Reynolds-number Particles • Stokesian Dynamics • turbulent flows |
| ISBN-10 | 3-319-51226-9 / 3319512269 |
| ISBN-13 | 978-3-319-51226-6 / 9783319512266 |
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