Numerical simulations of interaction between fluid flow and rigid particles
Numerické simulace interakce mezi prouděním tekutiny a tuhými částicemi
diploma thesis (DEFENDED)
![Document thumbnail](/bitstream/handle/20.500.11956/175325/thumbnail.png?sequence=7&isAllowed=y)
View/ Open
Permanent link
http://hdl.handle.net/20.500.11956/175325Identifiers
Study Information System: 236191
Collections
- Kvalifikační práce [10924]
Author
Advisor
Consultant
Hron, Jaroslav
Průša, Vít
Referee
Souček, Ondřej
Faculty / Institute
Faculty of Mathematics and Physics
Discipline
Mathematical Modelling in Physics and Technology
Department
Mathematical Institute of Charles University
Date of defense
2. 9. 2022
Publisher
Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakultaLanguage
English
Grade
Excellent
Keywords (Czech)
metoda konečných prvků|arbitrary Lagrangian-Eulerian metoda|interakce tekutiny a tuhých tělesKeywords (English)
finite element method|arbitrary Lagrangian-Eulerian method|fluid-rigid solid interactionPráce popisuje implementaci numerického modelu, který simuluje interakce mezi tekuti- nou a tuhými částicemi. Tento numerický model je založený na ALE (Arbitrary Lagragian- Eulerian) metodě, která používá pohyb výpočetní sítě k realizaci pohybu částic. ALE metoda je nejprve předvedena na jednoduchém problému výpočtu síly působící na kouli pohybující se ve viskózní tekutině. Následně je popsána obecná verze modelu, schopná simulovat desítky částic. Metodu testujeme na různých příkladech, abychom dokázali spolehlivost použité metody. Na závěr je studován problém inspirovaný prouděním čer- vených krvinek v krvi, na kterém ukazujeme přítomnost jevu shear thinning ve směsi tuhých částic v newtonovské tekutině. 1
The thesis describes the implementation of a numerical model that simulates the interaction between rigid particles and a fluid. The numerical model is based on the arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method, which uses the movement of the mesh to realize the movement of particles. The ALE method is initially presented on a simple problem of calculating the drag force acting on a single sphere moving through a viscous fluid. A general version of the model capable of simulating tens of particles is then described and tested on various benchmarks to prove the reliability of used method. Finally, a problem inspired by the flow of red blood cells in the blood is studied to show the effect of shear thinning emerging in a mixture of Newtonian fluid and rigid particles. 1