Raju, Suraj ; Gründing, Dirk ; Marić, Tomislav ; Bothe, Dieter ; Fricke, Mathis (2022)
Computing hydrodynamic eigenmodes of channel flow with slip — A highly accurate algorithm.
In: The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2022, 100 (12)
doi: 10.26083/tuprints-00022891
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion
Kurzbeschreibung (Abstract)
The transient start‐up flow solution with slip is a useful tool to verify computational fluid dynamics (CFD) simulations. However, a highly accurate, open‐source black box solution does not seem to be available. Our method provides a fast, automated, and rigorously verified open‐source implementation that can compute the hydrodynamic eigenmodes of a two‐dimensional channel flow beyond the standard floating‐point precision. This allows for a very accurate computation of the corresponding Fourier series solution. We prove that all roots are found in all special cases for the general flow problem with different slip lengths on the channel walls. The numerical results confirm analytically derived asymptotic power laws for the leading hydrodynamic eigenmode and the characteristic timescale in the limiting cases of small and large slip. The code repository including test cases is publicly available (DOI: 10.5281/zenodo.6806351). The Navier slip boundary condition for numerical simulations in OpenFOAM is also publicly available (DOI: 10.5281/zenodo.7037712).
| Typ des Eintrags: | Artikel |
|---|---|
| Erschienen: | 2022 |
| Autor(en): | Raju, Suraj ; Gründing, Dirk ; Marić, Tomislav ; Bothe, Dieter ; Fricke, Mathis |
| Art des Eintrags: | Zweitveröffentlichung |
| Titel: | Computing hydrodynamic eigenmodes of channel flow with slip — A highly accurate algorithm |
| Sprache: | Englisch |
| Publikationsjahr: | 2022 |
| Ort: | Darmstadt |
| Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: | 2022 |
| Verlag: | John Wiley & Sons |
| Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: | The Canadian Journal of Chemical Engineering |
| Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: | 100 |
| (Heft-)Nummer: | 12 |
| DOI: | 10.26083/tuprints-00022891 |
| URL / URN: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/22891 |
| Zugehörige Links: | |
| Herkunft: | Zweitveröffentlichung DeepGreen |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | The transient start‐up flow solution with slip is a useful tool to verify computational fluid dynamics (CFD) simulations. However, a highly accurate, open‐source black box solution does not seem to be available. Our method provides a fast, automated, and rigorously verified open‐source implementation that can compute the hydrodynamic eigenmodes of a two‐dimensional channel flow beyond the standard floating‐point precision. This allows for a very accurate computation of the corresponding Fourier series solution. We prove that all roots are found in all special cases for the general flow problem with different slip lengths on the channel walls. The numerical results confirm analytically derived asymptotic power laws for the leading hydrodynamic eigenmode and the characteristic timescale in the limiting cases of small and large slip. The code repository including test cases is publicly available (DOI: 10.5281/zenodo.6806351). The Navier slip boundary condition for numerical simulations in OpenFOAM is also publicly available (DOI: 10.5281/zenodo.7037712). |
| Freie Schlagworte: | boundary slip, computational fluid dynamics, hydrodynamic eigenmodes, instationary channel flow, SFB1194_Z-INF |
| Status: | Verlagsversion |
| URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-228919 |
| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich B: Modellierung und Simulation DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich B: Modellierung und Simulation > B01: Modellierung und VOF-basierte Simulation der Multiphysik irreversibler thermodynamischer Transferprozesse an dynamischen Kontaktlinien DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich B: Modellierung und Simulation > B02: Direkte Numerische Simulation lokal gekoppelter Grenzflächentransportprozesse an Kontaktlinien bei dynamischen Benetzungsprozessen 04 Fachbereich Mathematik 04 Fachbereich Mathematik > Analysis 04 Fachbereich Mathematik > Analysis > Mathematische Modellierung und Analysis 04 Fachbereich Mathematik > Mathematische Modellierung und Analysis (MMA) |
| Hinterlegungsdatum: | 23 Dez 2022 13:49 |
| Letzte Änderung: | 07 Feb 2024 11:55 |
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