Subgrid Scale Modeling and Efficient Finite Element Simulation of Fiber Suspension Flows
纤维悬浮液流的亚网格尺度建模和高效有限元模拟
基本信息
- 批准号:251122961
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2014
- 资助国家:德国
- 起止时间:2013-12-31 至 2019-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The goal of this project is the development of a multiscale modeling framework and numerical simulation techniques for fiber suspension flows with applications to papermaking and recycling. The evolution equation for the 2nd-order orientation tensor will be equipped with a novel deconvolution-based closure for its 4th-order counterpart. The proposed approach to subgrid scale modeling involves reconstruction of a fiber orientation probability density function by solving a regularized inverse problem. To avoid nonphysical orientation states and enforce the discrete maximum principle, custom-made flux limiting techniques will be incorporated into the finite element discretization. The flow of fibers in the near-wall region will be simulated using an adaptive Lagrangian model. The coupling with the Eulerian model for the bulk flow will be realized via transmission conditions at the inner edge of the boundary layer. The momentum fluxes will be defined using an analogy to discontinuous Galerkin methods, whereas the boundary conditions for Lagrangian fibers will be inferred from the local orientation state and volume fraction. Special attention will be paid to the design of efficient iterative solvers for the coupled problem on the basis of the software package FEATFLOW and its extensions to disperse two-phase flows. Each component of the proposed multiscale domain decomposition method will be validated using numerical studies for representative benchmark problems or experimental data provided by the industrial partner Voith Paper GmbH.
本计画的目标是发展一个多尺度的模拟架构与数值模拟技术,以应用于造纸与回收的纤维悬浮流。二阶取向张量的演化方程将配备一个新的基于去卷积的封闭其四阶对应。所提出的亚网格尺度建模方法涉及通过求解正则化逆问题来重建纤维取向概率密度函数。为了避免非物理取向状态和执行离散最大值原理,定制的通量限制技术将被纳入有限元离散化。近壁区的纤维流动将使用自适应拉格朗日模型进行模拟。通过边界层内边缘处的传输条件实现与整体流的欧拉模型的耦合。动量通量将使用类似于不连续Galerkin方法来定义,而拉格朗日纤维的边界条件将从局部取向状态和体积分数来推断。特别注意将支付给有效的迭代求解器的耦合问题的基础上的软件包FEATFLOW及其扩展分散两相流的设计。提出的多尺度区域分解方法的每个组成部分都将通过对代表性基准问题的数值研究或工业合作伙伴福伊特造纸有限公司提供的实验数据进行验证。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Planar and Orthotropic Closures for Orientation Tensors in Fiber Suspension Flow Models
纤维悬浮流模型中取向张量的平面和正交各向异性闭合
- DOI:10.1137/18m1175665
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:D. Kuzmin
- 通讯作者:D. Kuzmin
Flux-corrected transport algorithms preserving the eigenvalue range of symmetric tensor quantities
通量校正传输算法保留对称张量的特征值范围
- DOI:10.1016/j.jcp.2017.09.009
- 发表时间:2017
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:C. Lohmann
- 通讯作者:C. Lohmann
Efficient algorithms for constraining orientation tensors in Galerkin methods for the Fokker-Planck equation
Fokker-Planck 方程 Galerkin 方法中约束方向张量的高效算法
- DOI:10.1016/j.camwa.2016.01.012
- 发表时间:2016
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:C. Lohmann
- 通讯作者:C. Lohmann
Galerkin-Spektralverfahren für die Fokker-Planck-Gleichung
Fokker-Planck 方程的伽辽金谱法
- DOI:10.1007/978-3-658-13311-5
- 发表时间:2016
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:C. Lohmann
- 通讯作者:C. Lohmann
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