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Novel method to compute drag force and heat transfers for motions around spheres

Méthode originale pour le calcul de la force de traînée et du transfert de chaleur pour des écoulements autour des sphères


Mohamed-Amine Chadil
Université de Toulouse

Stéphane Vincent
Université Paris-Est Marne-La-Vallée

Jean-Luc Estivalezes
Université de Toulouse



Published on 24 October 2018   DOI : 10.21494/ISTE.OP.2018.0299

Abstract

Résumé

Keywords

Mots-clés

A viscous penalty method is used to simulate the interaction between spheres and flows with Particle- Resolved Direct Numerical Simulations. An original method has been developed and validated in order to extract from these simulations the hydrodynamic forces and heat transfers on immersed boundaries representing the particles thanks to Aslam extensions [3]. This method is an improvement of a previous work based on Lagrange extrapolations [6, 7]. Comparisons between these two approaches are considered on various incompressible motions such as the flow around an isolated particle at various Reynolds numbers and flows across packed spheres under Faced-Centered Cubic monoand bi-disperse arrangements.

Une méthode de pénalisation visqueuse est utilisée pour simuler l’interaction des sphères et le fluide porteur en utilisant des simulations numériques directes avec particules résolues. Une méthode originale a été développée et validée afin d’extraire de ces simulations les forces hydrodynamiques et les transferts de chaleur sur des frontières immergées représentant les particules grâce aux extensions Aslam (2004). Cette méthode est une amélioration d’un travail précédent basé sur les extrapolations de Lagrange (chadil 2018). Des comparaisons entre ces deux approches sont conduites pour différents écoulements incompressibles, tels que l’écoulement autour d’une particule isolée à différents nombres de Reynolds et l’écoulement autour des sphères compactées dans des arrangements mono- et bi-dispersés cubiques à faces centrées.

Aslam extension Nusselt number Drag Coefficient Particle-Resolved

extension d’Aslam nombre de Nusselt coefficient de traînée Particule résolue