Microscopic investigation of Rayleigh-Taylor instability in a sedimenting suspension

沉积悬浮液中瑞利-泰勒不稳定性的微观研究

• 批准号: 23560190
• 负责人: SETA Takeshi
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23560190/
• 关键词: 懸濁液; 格子ボルツマン法; 埋め込み境界法

We investigate Rayleigh-Taylor instability in a sedimenting suspension by the numerical calculation of the microscopic particle and fluid dynamics. Because of the availability of very fast and massively parallel machines of the lattice Boltzmann method combined with the immersed boundary method, the GPU accelerates particle-based mesoscale hydrodynamic simulations. When we use the immersed boundary-lattice Boltzmann method, we observe the boundary slips on the solid-liquid interface that cause the significant error in the computation of the suspension system. In order to solve the velocity slip problem, we apply two relaxation times collision operator to the lattice Boltzmann method, and demonstrate that our numerical method based on the implicit correction method with the two relaxation times succeeds in preventing the flow penetration through the solid surface as well as unphysical velocity slips.

通过微观粒子和流体动力学的数值计算，研究了悬浮液中的瑞利-泰勒不稳定性。由于格子Boltzmann方法与浸没边界方法相结合的非常快速和大规模并行机器的可用性，GPU加速了基于粒子的中尺度流体动力学模拟。当我们使用浸入边界格子Boltzmann方法时，我们观察到在固液界面上的边界滑移，这导致悬浮系统的计算中的显著误差。为了解决速度滑移问题，我们将双弛豫时间碰撞算子应用到格子Boltzmann方法中，并证明了我们的基于双弛豫时间隐式修正方法的数值方法成功地防止了流动穿透固体表面以及非物理速度滑移。

项目成果

埋め込み境界法を適用した格子ボルツマン法による円柱周りの熱流動解析

使用晶格玻尔兹曼法和埋入边界法对圆柱体周围的热流进行分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 内田洋助;外山智也;瀬田剛
• 通讯作者: 瀬田剛

Smoothed profile-lattice Boltzmann methodによる濡れ性を考慮した混相流の数値解析

使用平滑剖面格子玻尔兹曼方法考虑润湿性的多相流数值分析

• 发表时间: 2011
• 作者: Katoh;K.;瀬田剛
• 通讯作者: 瀬田剛

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埋め込み境界法を用いたmulti-block格子ボルツマン法

使用嵌入边界法的多块格子玻尔兹曼法

• 发表时间: 2013
• 作者: 山口銀河;山口暢春;瀬田剛
• 通讯作者: 瀬田剛

ソース項を考慮した熱流動格子ボルツマン法に対する精度解析

考虑源项的热工水力格子玻尔兹曼法精度分析

• 发表时间: 2013
• 作者: 荒木志帆;吉田秀典;瀬田剛;赤星智也，高曽 徹 ，草野貴典， 貴志太一;川原顕磨呂，佐田富道雄，下川聡，米田智亮;瀬田剛
• 通讯作者: 瀬田剛