Mixing enhancement in binary fluids using optimised stirring strategies
Mixing enhancement in binary fluids using optimised stirring strategies
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使用优化的搅拌策略增强二元流体的混合
DOI：
10.1017/jfm.2020.448
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发表时间：
2019
影响因子：
3.7
通讯作者：
P. Schmid
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Maximilian F. Eggl;P. Schmid
通过移动搅拌器混合二元流体是许多工业应用中的常见过程，其中即使混合效率的适度改进也可以转化为相当大的功率节省或提高产品质量。我们提出了一个基于梯度的非线性优化方案，以尽量减少被动标量的混合范数。两个圆柱形搅拌器的速度，同心圆路径上移动的圆形容器内，代表的控制变量，并采用迭代直接伴随算法，以达到增强的混合结果。相关的搅拌方案的特征在于由搅拌器的动作产生和促进的涡旋结构的复杂相互作用。优化过程的完全收敛需要惩罚运动物体加速度的约束。在这些条件下，可以实现相当大的混合增强，即使由于优化问题的非凸性质而不能保证最优。讨论了我们方法的各种挑战和扩展。
Abstract Mixing of binary fluids by moving stirrers is a commonplace process in many industrial applications, where even modest improvements in mixing efficiency could translate into considerable power savings or enhanced product quality. We propose a gradient-based nonlinear optimisation scheme to minimise the mix-norm of a passive scalar. The velocities of two cylindrical stirrers, moving on concentric circular paths inside a circular container, represent the control variables, and an iterative direct–adjoint algorithm is employed to arrive at enhanced mixing results. The associated stirring protocol is characterised by a complex interplay of vortical structures, generated and promoted by the stirrers’ action. Full convergence of the optimisation process requires constraints that penalise the acceleration of the moving bodies. Under these conditions, considerable mixing enhancement can be accomplished, even though an optimum cannot be guaranteed due to the non-convex nature of the optimisation problem. Various challenges and extensions of our approach are discussed.
使用半范数约束进行流优化的变分框架。
DOI：
10.1103/physreve.86.026306
发表时间：
2012
期刊：
Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics
影响因子：
--
作者：
Foures DP
通讯作者：
Foures DP
低阶热声模型非正态性的系统视角：全范数、半范数和瞬态增长
影响因子：
1.6
作者：
R. S. Blumenthal;A. K. Tangirala;R. I. Sujith;W. Polifke
通讯作者：
W. Polifke