view in publisher's site

A robust finite volume model to simulate granular flows

This paper introduces a well-balanced second-order finite volume scheme, based on the Q-scheme of Roe, for simulating granular type flows. The proposed method is applied to solve the incompressible Euler equations under Savage–Hutter assumptions. The model is derived in a local coordinate system along a non-erodible bed to take its curvature into account. Moreover, simultaneous appearance of flowing/static regions is simulated by considering a basal friction resistance which keeps the granular flow from moving when the angle of granular flow is less than the angle of repose. The proposed scheme preserves stationary solutions up to second order and deals with different situations of wet/dry transitions by a modified nonlinear wet/dry treatment. Numerical results indicate the improved properties and robustness of the proposed finite volume structure. In addition, the granular flow properties are estimated with a computational error of less than 5%. These errors are consistently less than those obtained by using similar existing finite volume schemes without the proposed modifications, which can result in up to 30% overestimation.

یک مدل حجم محدود مقاوم برای شبیه‌سازی جریان‌های دانه‌ای

این مقاله یک روش حجم محدود مرتبه دوم متعادل مبتنی بر طرح Q رو برای شبیه‌سازی جریان‌های نوع دانه‌ای معرفی می‌کند. روش پیشنهادی برای حل معادلات ناویر استوکس تراکم ناپذیر تحت فرضیات Savage - Hutter بکار می‌رود. این مدل در یک سیستم مختصات محلی در امتداد بس‌تر غیر فرسایش پذیر به دست می‌آید تا انحنای آن را در نظر بگیرد. علاوه بر این، ظاهر همزمان نواحی flowing / ساکن با در نظر گرفتن یک مقاومت اصطکاکی پایه شبیه‌سازی می‌شود که جریان دانه‌ای را از حرکت زمانی که زاویه جریان دانه‌ای کم‌تر از زاویه ایستایی است، حفظ می‌کند. طرح پیشنهادی راه‌حل‌های ثابت را تا مرتبه دوم حفظ کرده و با شرایط مختلف انتقال مرطوب / خشک با یک تیمار مرطوب / خشک اصلاح‌شده سر و کار دارد. نتایج عددی خواص بهبود یافته و استحکام ساختار حجم محدود پیشنهادی را نشان می‌دهد. علاوه بر این، خواص جریان دانه‌ای با خطای محاسباتی کم‌تر از ۵ % تخمین زده می‌شوند. این خطاها به طور مداوم کم‌تر از مقادیر به‌دست‌آمده با استفاده از طرح‌های حجم محدود مشابه بدون اصلاحات پیشنهادی هستند که می‌توانند منجر به بیش از ۳۰ % تخمین شوند.
ترجمه شده با

سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.