Bridging the gap in multiphase flow simulations

缩小多相流模拟的差距

基本信息

  • 批准号:
    2028617
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Understanding and predicting the dynamics of multiphase flows is important as these flows are found in everyday life and in many engineering applications. In nature, flows that involve two phases or more include clouds, dust storms and sediment transport in rivers. Fuel sprays, pharmaceutical sprays to treat pulmonary infections and diseases, pneumatic transport, powder processing and bubble column reactors are among the many applications relying on multiphase flows. Unlike single-phase flows which have established methods, simulations of two-phase flows are far more challenging due to the added complexity and cost required to deal with discontinuities, mass and momentum exchange at the interface separating the two phases. Despite decades of growing computational power, deployment of state-of-the art multiphase flow solvers remains exclusive to well curated and simplified academic flows, while many applications remain out of reach. The goal of this project is to develop numerical strategies that retains high-fidelity yet reduces the computational cost using computationally efficient methods. This research will benefit a wide range of industries where multiphase flow simulations are routinely conducted to inform the design of engineering systems. The reduced computational cost will enable simulations of real-life flows in regimes previously inaccessible. The project also aims at inspiring young kids to pursue careers related to fluid mechanics through an experiential learning module delivered during an outreach event in a digitally-enhanced performance arts stage at Arizona State University. Graduate and undergraduate students will receive stronger professional preparation and training through involvement in research.A novel computational approach will be investigated, which enables a consistent and continuous transition from fully resolved to fully modeled interfacial dynamics within the same simulation. The method builds on the volume-filtering theory as its mathematical support. The approach is similar in spirit to the Large Eddy Simulation method where interface scales larger than the filter width are fully resolved, and scales smaller than the filter width are fully modeled. Three variants of the method will be implemented and characterized, Volume-Filtered Immersed Boundary, Volume-Filtered Volume of Fluid and Volume-Filtered Eulerian-Lagrangian. The investigation will reveal the precise conditions allowing consistent and conservative transition from resolved to modeled interface using the Eulerian-Lagrangian approach where the characteristic interface length scale drops below the filter size. The approach will be demonstrated in simulations of atomizing jets and particle-laden channel flow.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
理解和预测多相流的动力学是很重要的,因为这些流动在日常生活和许多工程应用中都有发现。在自然界中,包含两个或更多阶段的流动包括云、沙尘暴和河流中的沉积物运输。燃料喷雾、治疗肺部感染和疾病的药物喷雾、气动输送、粉末加工和气泡塔反应器都是依赖于多相流的许多应用。与已建立的单相流方法不同,两相流的模拟更具挑战性,因为处理分离两相界面的不连续、质量和动量交换需要增加复杂性和成本。尽管几十年来计算能力不断增强,但最先进的多相流求解器的部署仍然仅限于精心策划和简化的学术流,而许多应用仍然遥不可及。该项目的目标是开发数字策略,保持高保真度,同时使用计算效率高的方法降低计算成本。这项研究将使许多经常进行多相流模拟的行业受益,从而为工程系统的设计提供信息。降低的计算成本将使以前无法进入的地区的真实流动模拟成为可能。该项目还旨在通过在亚利桑那州立大学数字增强表演艺术舞台的推广活动中提供的体验式学习模块,激励年轻的孩子们追求与流体力学相关的职业。研究生和本科生将通过参与研究获得更强的专业准备和培训。将研究一种新的计算方法,该方法可以在同一模拟中实现从完全解析到完全建模的界面动力学的一致和连续过渡。该方法以体积滤波理论为数学基础。该方法在精神上类似于大涡模拟方法,其中界面尺度大于滤波器宽度被完全解决,尺度小于滤波器宽度被完全建模。本文将对该方法的三种变体进行实现和表征:体积滤波浸入边界、体积滤波流体体积和体积滤波欧拉-拉格朗日。研究将揭示使用欧拉-拉格朗日方法允许从已解界面到模型界面的一致和保守过渡的精确条件,其中特征界面长度尺度降至滤波器尺寸以下。该方法将在雾化射流和载粒子通道流的模拟中得到验证。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The volume-filtering immersed boundary method
  • DOI:
    10.1016/j.jcp.2023.112136
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. Dave;M. Herrmann;M. H. Kasbaoui
  • 通讯作者:
    H. Dave;M. Herrmann;M. H. Kasbaoui
Mechanisms of drag reduction by semidilute inertial particles in turbulent channel flow
  • DOI:
    10.1103/physrevfluids.8.084305
  • 发表时间:
    2023-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    H. Dave;M. H. Kasbaoui
  • 通讯作者:
    H. Dave;M. H. Kasbaoui
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Mohamed Kasbaoui其他文献

Mohamed Kasbaoui的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Mohamed Kasbaoui', 18)}}的其他基金

Theoretical and numerical investigation of particle-vortex interaction in semi-dilute dusty flows
半稀尘流中粒子-涡相互作用的理论与数值研究
  • 批准号:
    2148710
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

鄂西北地区连翘野生抚育GAP种植关键技术研究及质量可追溯系统的构建
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Rap1GAP/SULT2B1 轴调控 T 细胞功能耗竭参 与梁状亚型肝癌耐药机制研究
  • 批准号:
    TGY24H160040
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
乙肝病毒核心蛋白通过抑制Rab-GAP诱导肝细胞损伤的分子机制研究
  • 批准号:
    82372233
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
PKC调控GAP-43参与A型肉毒毒素治疗后神经肌肉接头重建机制研究
  • 批准号:
    82372563
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48 万元
  • 项目类别:
    面上项目
超快热刺激下GAP/CL-20推进剂瞬态响应演变规律与机理研究
  • 批准号:
    52306161
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
血浆中突触相关蛋白GAP-43异常升高在阿尔茨海默病中的相关机制及作用研究
  • 批准号:
    82301380
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
RAP1GAP调控SREBP1促进肝细胞癌进展的分子机制及小分子抑制剂的应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于电化学剥离的三维GaP 纳米孔阵列膜构建新型光电化学全分解水体系
  • 批准号:
    21ZR1434900
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
单晶Al2O3/GAP共晶陶瓷中低能GAP共格晶界的引入及其对力学性能影响机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
局部紧群的Gap研究和群拓扑的构造
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Cybersecurity Workforce: Bridging the Gap in Appalachian Ohio (Cyber-Workforce)
网络安全劳动力:缩小俄亥俄州阿巴拉契亚地区的差距(网络劳动力)
  • 批准号:
    2350520
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Understanding the electronic structure landscape in wide band gap metal halide perovskites
了解宽带隙金属卤化物钙钛矿的电子结构景观
  • 批准号:
    EP/X039285/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Research Grant
Exploring factors affecting the disability pay gap
探讨影响伤残工资差距的因素
  • 批准号:
    ES/Z50242X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Fellowship
Sensing the gap: Expressions of crop stress from molecular to landscape scales
感知差距:从分子到景观尺度的作物胁迫表达
  • 批准号:
    MR/Y034252/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Fellowship
Bridging the gap between Key-Evolving Signatures and Their Applications
弥合密钥演化签名及其应用之间的差距
  • 批准号:
    DP240100017
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Discovery Projects
Bridging the meaning gap: A computational approach to semantic variation
弥合意义差距:语义变异的计算方法
  • 批准号:
    DP240101873
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Discovery Projects
On the wealth of First Nations: Examining the Indigenous-settler wealth gap
关于原住民的财富:审视原住民与定居者的贫富差距
  • 批准号:
    DE240100120
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Discovery Early Career Researcher Award
Bridging the Gender Data Gap: Using Census Data to Understand Gender Inequalities Across the UK
缩小性别数据差距:利用人口普查数据了解英国各地的性别不平等
  • 批准号:
    ES/Z502753/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Research Grant
Polly: Bridging the gap in Children’s speech and language therapy through AI-powered SaaS
Polly:通过人工智能驱动的 SaaS 缩小儿童言语和语言治疗方面的差距
  • 批准号:
    10106658
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Launchpad
Bridging the gap between environment and patient; investigating the risk and transmission of antifungal resistance in Aspergillus fumigatus
弥合环境与患者之间的差距;
  • 批准号:
    MR/Y034465/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了