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‣ Aproximação de Galerkin mínimos-quadrados de escoamentos axissimétricos de fluido Herschel-Bulkley através de expansões abruptas; Galerkin least-squares approximations for herschel bulkley fluid flows through an axisymmetric abrupts expansions

Machado, Fernando Machado
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
Português
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38.36764%
O estudo de escoamentos de fluidos não-Newtonianos através de expansões desperta um grande interesse em pesquisadores nas diversas áreas da engenharia, devido a sua ampla aplicação em indústrias e no meio acadêmico. O objetivo principal desta Dissertação é simular problemas de escoamentos envolvendo fluidos viscoplásticos através de expansões axissimétricas abruptas. O modelo mecânico empregado é baseado nas equações de conservação de massa e de momentum para escoamentos isocóricos acoplados com a equação constitutiva de um Fluido Newtoniano Generalizada (GNL), com a função de viscosidade de Herschel-Bulkley regularizada pela equação de Papanastasiou. O modelo mecânico é aproximado por um modelo estabilizado de elementos finitos, denominado método Galerkin Mínimos-Quadrados, ou Galerkin Least-squares (GLS). Esse método (GLS) é usado a fim superar as dificuldades numéricas do modelo de Galerkin clássico: a condição de Babuška-Brezzi e a instabilidade inerente em regiões advectivas do escoamento. O método é construído adicionando termos de malha-dependentes a fim aumentar a estabilidade da formulação de Galerkin clássica sem danificar sua consistência. A formulação GLS é aplicada para estudar a influência do índice power-law...

‣ Simulação de escoamentos de um fluido viscoplástico pelo método de Galerkin Mínimos Quadrados; Simulation of flows of a viscoplastic fluids by method galerkin least-squares

Schwarz, Ana Paula
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
Português
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28.849395%
O principal objetivo dessa dissertação consiste nas simulações numéricas de um escoamento de um fluido viscoplástico usando o método de elementos finitos. A modelagem mecânica empregada está baseada nas equações conservativas de massa e momentum acopladas ao modelo constitutivo recentemente proposto por Souza Mendes e Dutra – aqui chamado de SMD. A modelagem mecânica foi aproximada via método de Galerkin Mínimos-Quadrados (GLS), que é construído para superar a falha numérica do método clássico de Galerkin para formulações mistas sem danificar a sua consistência. Primeiro, a fim de checar o código computacional, um escoamento em uma cavidade forçada. Em seguida, dois escoamentos de fluidos viscoplásticos foram considerados: um fluido SMD escoando através de uma expansão seguida de uma contração abrupta e outro em torno de um cilindro circular. Os resultados numéricos gerados forneceram informações físicas dos fenômenos de viscoplasticidade estudados e se mostraram de acordo com a literatura.; The main objective of this paper consists of numerical simulations of viscoplastic fluid flows using the finite element method. The mechanical modeling employed is based on the mass and momentum conservative equations coupled with the constitutive model recently proposed by Souza Mendes and Dutra - herein only named by SMD. The mechanical modeling was approximated via the Galerkin Least-Squares method (GLS) which is built to overcome the numerical shortcoming of the classical Galerkin method for mixed formulations without damaging its consistency. First...

‣ Uma investigação numérica de escoamentos planares de fluidos Herschel-Bulkley regularizados empregando um método multi-campos de Galerkin mínimos-quadrados; An numerical investigation of the planar flow of the herschel-bulkley fluids regularized employing a method multi-field of Galerkin least-squares

Fonseca, Cleiton Elsner da
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
Português
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28.200403%
A grande maioria dos fluidos encontrados na natureza se comportam como fluidos não- Newtonianos o que torna o seu estudo muito importante para diversas áreas da engenharia. Este trabalho tem como objetivo simular o problema específico de escoamentos de fluidos viscoplásticos em expansões abruptas planares com razão de aspecto de 1:4. O problema em questão se mostra interessante pois em muitos sistemas industriais são apresentados a geometria proposta para estudo associada a fluidos viscoplásticos. Foi empregado o modelo mecânico multi-campos (mult-field) baseado nas equações de conservação de massa e balanço de momentum para escoamentos isocóricos acoplados com a equação constitutiva de um Fluido Newtoniano Generalizada (GNL), associada à função de viscosidade de Herschel-Bulkley regularizada através da equação de Papanastasiou. O modelo mecânico é aproximado por um modelo estabilizado de elementos finitos, denominado método Galerkin Mínimos-Quadrados (GLS). A fim de se pesquisar os fenômenos reológicos ali presentes é feito o estudo da influência do índice de power-law na topologia de um escoamento creeping flow (Re@0) para uma vasta faixa de números de Herschel-Bulkley variando entre 0.1 e 100. Os resultados mostraram-se satisfátorios...

‣ Escoamento de fluídos pseudoplásticos e viscoplásticos: avaliação analítica e aproximação por elementos finitos; Pseudoplastic and viscoplastic fluids flow: analitic avaliation and finit element aproximation

Hermany, Lober
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso Formato: application/pdf
Português
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38.383928%
O presente trabalho objetiva a investigação teórica e numérica da dinâmica dos escoamentos dos fluidos industriais. A grande maioria destes fluidos, ao escoarem apresentam um comportamento reológico bem diverso dos apresentados pelos líquidos Newtonianos - sendo, portanto, conhecidos na literatura como fluidos não-Newtonianos. Neste trabalho são desenvolvidas soluções exatas e aproximações de elementos finitos de escoamentos de interesse de fluidos não-Newtonianos pseudoplásticos e viscoplásticos. O modelo pseudoplástico empregado é o conhecido fluido power-law, enquanto que o modelo de viscoplasticidade é a equação de Bingham. Com as soluções exatas e aproximações numéricas dos problemas, serão determinados parâmetros cinemáticos e dinâmicos de interesse. Foram também determinados os erros relativos das aproximações numéricas realizadas. Os resultados obtidos foram satisfatórios, mostrando as influências dos parâmetros reológicos, índice de power-law e número de Bingham, sobre o escoamento de fluidos não-newtonianos. Esses resultados permitiram também a comparação entre perfis de velocidades obtidos analiticamente e computacionalmente, mostrando que o código computacional utilizado é eficaz. Todo o desenvolvimento teórico e computacional deste trabalho foi realizado no Laboratório de Mecânica dos Fluidos Aplicada e Computacional (LAMAC) do Departamento de Engenharia Mecânica da UFRGS.; The present work aims the theoretical and numerical research of the industrial fluid flows dynamics. The vast majority of these fluids...

‣ Análise das perdas de carga em escoamentos de fluídos pseudoplásticos e viscoplásticos; Pressure losses analysis for pseudoplastic and viscoplastic fluid flows

Silveira, Filipe de Santis
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso Formato: application/pdf
Português
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48.97372%
Este trabalho compreendeu simulações numéricas de escoamentos de fluidos pseudoplásticos e viscoplásticos através de um duto reto bem como de uma expansão abrupta, ambos axissimétricos, com o objetivo de analisar as perdas de carga, tanto distribuída, no primeiro caso, quanto localizada, por ocasião da expansão, no segundo caso. As simulações foram desenvolvidas por meio da metodologia de Elementos Finitos de Galerkin Mínimos-Quadrados (GLS), com base na modelagem que contou com as equações da continuidade e balanço de quantidade de movimento, acopladas ao modelo constitutivo, para fluidos com propriedades pseudoplásticas e viscoplásticas, de SMD. As perdas de carga distribuídas foram analisadas por meio do coeficiente de atrito de Darcy, f, e as localizadas em função da chamada correção de entrada, C. Ambas apresentaram redução juntamente com a diminuição do expoente de power-law n, de 1 (fluido Newtoniano) até 0,2, caso de maior pseudoplasticidade. No caso de escoamentos viscoplásticos, tanto f quanto C apresentaram aumento com o incremento no número de Bingham, Bn, o qual representa o nível de viscoplasticidade no fluido, ou seja, a quantidade de regiões que não apresentarão escoamento, comportando-se como corpos rígidos. No caso da expansão abrupta...

‣ Galerkin least-squares solutions for purely viscous flows of shear-thinning fluids and regularized yield stress fluids

Zinani, Flávia Schwarz Franceschini; Frey, Sérgio Luiz
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: application/pdf
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27.79829%
This paper aims to present Galerkin Least-Squares approximations for flows of Bingham plastic fluids. These fluids are modeled using the Generalized Newtonian Liquid (GNL) constitutive equation. Their viscoplastic behavior is predicted by the viscosity function, which employs the Papanastasiou’s regularization in order to predict a highly viscous behavior when the applied stress lies under the material’s yield stress. The mechanical modeling for this type of flow is based on the conservation equations of mass and momentum, coupled to the GNL constitutive equation for the extra-stress tensor. The finite element methodology concerned herein, the well-known Galerkin Least-Squares (GLS) method, overcomes the two greatest Galerkin shortcomings for mixed problems. There is no need to satisfy Babuška-Brezzi condition for velocity and pressure subspaces, and spurious numerical oscillations, due to the asymmetric nature of advective operator, are eliminated. Some numerical simulations are presented: first, the lid-driven cavity flow of shear-thinning and shear-thickening fluids, for the purpose of code validation; second, the flow of shear-thinning fluids with no yield stress limit, and finally, Bingham plastic creeping flows through 2:1 planar and axisymmetric expansions...

‣ A numerical investigation of inertia flows of Bingham-Papanastasiou fluids by an extra stress-pressure-velocity galerkin least-squares method

Soto, Hilda Pari; Martins-Costa, Maria Laura; Fonseca, Cleiton Elsner da; Frey, Sérgio Luiz
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: application/pdf
Português
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28.580977%
This article is concerned with finite element approximations for yield stress fluid flows through a sudden planar expansion. The mechanical model is composed by mass and momentum balance equations, coupled with the Bingham viscoplastic model regularized by Papanastasiou (1987) equation. A multi-field Galerkin least-squares method in terms of stress, velocity and pressure is employed to approximate the flows. This method is built to circumvent compatibility conditions involving pressure-velocity and stress-velocity finite element subspaces. In addition, thanks to an appropriate design of its stability parameters, it is able to remain stable and accurate in high Bingham and Reynolds flows. Numerical simulations concerning the flow of a regularized Bingham fluid through a one-to-four sudden planar expansion are performed. For creeping flows, yield stress effects on the fluid dynamics of viscoplastic materials are investigated through the ranging of Bingham number from 0.2 to 100. In the sequence, inertia effects are accounted for ranging the Reynolds number from 0 to 50. The numerical results are able to characterize accurately the morphology of yield surfaces in high Bingham flows subjected to inertia.

‣ Flows of Bingham Materials Through Ideal Porous Media: an Experimental and Theoretical Study

Mendes,P. R. S.; Naccache,M. F.; Braga,C. V. M.; Nieckele,A. O.; Ribeiro,F. S.
Fonte: The Brazilian Society of Mechanical Sciences Publicador: The Brazilian Society of Mechanical Sciences
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/03/2002 Português
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37.638286%
The flow of Bingham liquids through porous media has been studied. Experiments have been performed to determine the flow rate / pressure drop relationship for the flow of a grease of Binghamian rheological behavior through an array of rods of circular cross section. The yield stress and plastic viscosity of the grease have been determined with the aid of a controlled stress rotational rheometer. To investigate a wider range of the flow parameters, the mass and momentum conservation equations have been solved numerically, in conjunction with the generalized Newtonian constitutive law and the bi-viscosity model. The finite volume method has been employed to obtain the numerical solution. These numerical results also yielded a flow rate / pressure drop relationship, which is in very good agreement with the experimental results. A capillaric theory has been developed to determine an analytical relationship between the flow rate and pressure drop for flows of Bingham liquids through porous media. It is shown that the predictions of this theory are in good agreement with the experimental and numerical results.

‣ A numerical investigation of inertia flows of Bingham-Papanastasiou fluids by an extra stress-pressure-velocity galerkin least-squares method

Soto,Hilda Pari; Martins-Costa,Maria Laura; Fonseca,Cleiton; Frey,Sérgio
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/2010 Português
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28.580977%
This article is concerned with finite element approximations for yield stress fluid flows through a sudden planar expansion. The mechanical model is composed by mass and momentum balance equations, coupled with the Bingham viscoplastic model regularized by Papanastasiou (1987) equation. A multi-field Galerkin least-squares method in terms of stress, velocity and pressure is employed to approximate the flows. This method is built to circumvent compatibility conditions involving pressure-velocity and stress-velocity finite element subspaces. In addition, thanks to an appropriate design of its stability parameters, it is able to remain stable and accurate in high Bingham and Reynolds flows. Numerical simulations concerning the flow of a regularized Bingham fluid through a one-to-four sudden planar expansion are performed. For creeping flows, yield stress effects on the fluid dynamics of viscoplastic materials are investigated through the ranging of Bingham number from 0.2 to 100. In the sequence, inertia effects are accounted for ranging the Reynolds number from 0 to 50. The numerical results are able to characterize accurately the morphology of yield surfaces in high Bingham flows subjected to inertia.

‣ Application of the augmented Lagrangian method to steady pipe flows of Bingham, Casson and Herschel-Bulkley fluids

Huilgol, R.; You, Z.
Fonte: Elsevier Science BV Publicador: Elsevier Science BV
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2005 Português
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27.638286%
R.R. Huilgol, Z. You

‣ Prolegomena to variational inequalities and numerical schemes for compressible viscoplastic fluids

Huilgol, R.; You, Z.
Fonte: Elsevier Science BV Publicador: Elsevier Science BV
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2009 Português
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38.383928%
Firstly, a summary of the development of the constitutive equation for an incompressible Bingham fluid, the variational inequality and an operator-splitting numerical method for the solution of isothermal flow problems is presented. Next, a variational inequality is derived for compressible viscoplastic fluids in which the viscosity and yield stress depend on the pressure, temperature and the three invariants of the first Rivlin–Ericksen tensor, and inertial effects are present. Based on a known version for compressible Newtonian fluids, an extension of the operator-splitting scheme to the flows of compressible viscoplastic fluids, when inertia and thermal effects are manifest, is proposed. Finally, this scheme is employed to examine the isothermal flow of a Bingham material in a square cavity when the fluid is slightly compressible, with its density depending linearly or exponentially on the pressure. The results are compared with those for an incompressible fluid for small Bingham numbers.; R.R. Huilgol, Z. You

‣ Flow and displacement of viscoplastic fluids in eccentric annuli.

Deawwanich, Thana
Fonte: Universidade de Adelaide Publicador: Universidade de Adelaide
Tipo: Tese de Doutorado
Publicado em //2013 Português
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27.902173%
In the construction of oil and gas well, improper displacement work (primary cementing job) may cause poor zonal isolation, cement channeling, remedial squeeze cementing, and thus lead to a severe problem. The leakage of the wellbore fluids and contamination of sensitive zones resulting from poor primary cementing job such as the Gulf of Mexico's oil spill in April 2010 has been the biggest disaster accidents for mankind history since then. The experimental flow system was developed for systematic study of both single-fluid flow and two-fluid displacement in eccentric annuli. This flow is relevant to the drilling operation and cementing operation in oil well completions, where drilling fluids are displaced from the annulus between the casing and the well bore by a series of spacer/wash fluids and cement slurries. The design of the system is based on the helical flow geometry, which is a combination of annular axial flow and tangential rotating flow in an annulus. The annular flow apparatus can be operated at various degrees of eccentricity and different angles of inclination to simulate the type of flows in oilfield drilling and cementing operations. A special feature of the flow system is that the inner pipe can be rotated during displacement...

‣ Modelagem mecânica e investigação numérica de escoamentos de fluidos SMD empregando um método multi-campos de galerkin mínimos-quadrados

Santos, Daniel Dall'Onder dos
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
Português
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38.813716%
A maioria dos líquidos encontrados na natureza são não-Newtonianos e o estudo do seu comportamento tem uma importância significante em diferentes áreas da engenharia. Entre eles, uma larga classe de materiais que exibem pequena ou nenhuma deformação quando sujeitos a um nível de tensões inferiores a uma tensão limite de escoamento – chamado de comportamento viscoplástico. A presente Dissertação tem como objetivo o estudo numérico de escoamentos bidimensionais em regime permanente de fluidos viscoplásticos não-lineares em uma cavidade forçada. O modelo mecânico é definido pelas equações de conservação de massa e de balanço de momentum acopladas ao modelo viscoplástico recentemente introduzido por Souza Mendes e Dutra – SMD – e é aproximado por um método de elementos finitos multi-campos estabilizado baseado na metodologia de Galerkin mínimos-quadrados que possui como variáveis primais os campos de tensão-extra, velocidade e pressão. As condições de compatibilidade entre os subespaços de elementos finitos para tensão-extra-velocidade e velocidade-pressão são violadas, permitindo assim a utilização de interpolações de igual ordem. O método estabilizado foi implementado no código de elementos finitos para fluidos não-Newtonianos em desenvolvimento no Laboratório de Mecânica dos Fluidos Aplicada e Computacional (LAMAC) da UFRGS. Em diversos trabalhos encontrados na literatura...

‣ Galerkin least-squares solutions for purely viscous flows of shear-thinning fluids and regularized yield stress fluids

Zinani,Flávia; Frey,Sérgio
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/2007 Português
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27.79829%
This paper aims to present Galerkin Least-Squares approximations for flows of Bingham plastic fluids. These fluids are modeled using the Generalized Newtonian Liquid (GNL) constitutive equation. Their viscoplastic behavior is predicted by the viscosity function, which employs the Papanastasiou's regularization in order to predict a highly viscous behavior when the applied stress lies under the material's yield stress. The mechanical modeling for this type of flow is based on the conservation equations of mass and momentum, coupled to the GNL constitutive equation for the extra-stress tensor. The finite element methodology concerned herein, the well-known Galerkin Least-Squares (GLS) method, overcomes the two greatest Galerkin shortcomings for mixed problems. There is no need to satisfy Babuška-Brezzi condition for velocity and pressure subspaces, and spurious numerical oscillations, due to the asymmetric nature of advective operator, are eliminated. Some numerical simulations are presented: first, the lid-driven cavity flow of shear-thinning and shear-thickening fluids, for the purpose of code validation; second, the flow of shear-thinning fluids with no yield stress limit, and finally, Bingham plastic creeping flows through 2:1 planar and axisymmetric expansions...

‣ Aspectos da modelagem matemática de escoamentos não-newtonianos empregando os princípios da mecânica do contínuo : aplicação a escoamentos elasto-viscoplásticos; Aspects of modelling math non-newtonian flows employing the principles of continuum mechanics : application elastoviscoplastic flows

Furtado, Giovanni Minervino
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso Formato: application/pdf
Português
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38.207634%
Este Trabalho de Conclusão de Curso tem como objetivos a utilização da Mecânica dos Meios Contínuos como ferramenta fundamental na modelagem mecânica de problemas não lineares em Mecânica dos Fluidos, e na investigação numérica do padrão de escoamento de fluidos não-Newtonianos. O primeiro dos objetivos é encalçado com o estabelecimento rigoroso dos princípios e consequentes equações de conservação que governam o movimento dos corpos mecânicos, e das equações constitutivas que descrevem a resposta mecânica dos materiais de interesse desse estudo – a saber, fluidos que não mais mais obecedem à lei de Newton de viscosidade, a qual modela a resposta linear de um fluido a uma dada tensão nele aplicada. O segundo objetivo desta monografia é estabelecido através da investigação numérica, via a metodologia estabilizada de elementos finitos, de escoamentos de materias de grande interesse industrial, tais como petróleo com alto teor de parafina, lamas de perfuração de poços petrolíferos, gel, shampoo, cremes e condicionadores na indústria de cosméticos e chocolate, iogurtes e ketchup na industria alimentícia. Esses materiais serão aqui modelados como materiais viscoplásticos sujeitos a efeitos de memória...

‣ Modelagem mecânica e investigação numérica dos efeitos elásticos e viscosos em escoamentos inerciais de fluidos não newtonianos

Santos, Daniel Dall'Onder dos
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Português
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38.813716%
A maioria dos líquidos encontrados na natureza são não newtonianos e o estudo do seu comportamento reológico tem uma importância significante em diferentes áreas da engenharia. Entre eles, existe uma classe de fluidos que exibem pequena deformação aparente quando sujeitos a um nível de tensões inferior a uma tensão limite de escoamento, referido como comportamento viscoplástico. Nesta classe de materiais, alguns apresentam também comportamento elástico quando submetidos a baixas taxas de cisalhamento. A presente Tese tem como objetivo o estudo numérico de escoamentos bidimensionais em regime permanente de fluidos elasto-viscoplásticos através de uma expansão-contração planar. O modelo mecânico é definido pelas equações de conservação de massa e de balanço de momentum acopladas ao modelo elasto-viscoplástico proposto nesta Tese. Esta modelagem é aproximada por um método de elementos finitos multi-campos estabilizado baseado na metodologia de Galerkin mínimos-quadrados que possui como variáveis primais os campos de tensão extra polimérica, velocidade e pressão. As condições de compatibilidade entre os sub-espaços de elementos finitos para tensão extra-velocidade e velocidade-pressão são violadas...

‣ Isothermal dynamics of channeled viscoplastic lava flows and new methods for estimating lava rheology

Robertson, Jesse; Kerr, Ross
Fonte: American Geophysical Union Publicador: American Geophysical Union
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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28.207634%
This study analyses the influence of a viscoplastic lava rheology on the dynamics of lava flows. Using a multigrid-based augmented Lagrangian scheme, we find a numerical solution for the flow of a Bingham fluid in a rectangular channel. The numerical resu

‣ Solidification dynamics in channeled viscoplastic lava flows

Robertson, Jesse; Kerr, Ross
Fonte: American Geophysical Union Publicador: American Geophysical Union
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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28.207634%
[1] The influence of a viscoplastic lava rheology on the dynamics of channeled lava flows is analyzed using analogue experiments. The experiments used slurries of polyethylene glycol and kaolin, which flowed with a constant flux down an inclined channel u

‣ A trust-region SQP method for the numerical approximation of viscoplastic fluid flow

Treskatis, Timm; Moyers-Gonzalez, Miguel A.; Price, Chris J.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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28.200403%
We present a new approach to the problem of stationary viscoplastic duct flow as modelled by the Herschel-Bulkley model, with Bingham fluids included as a special case. While the mathematical formulation of this problem is conventionally based on a variational inequality, or equivalently, on a nonsmooth minimisation problem for the flow velocity, we suggest an alternative approach. Considering the Lagrangian dual in terms of the stress, rather than the velocity, turns out to be advantageous in numerous ways. The objective functional possesses higher regularity, which ensures applicability of second order methods. Our numerical experiments with a trust-region SQP algorithm also demonstrate clearly superior performance compared to the widely used augmented Lagrangian method, although no artificial regularisation is introduced into the problem. Hence, besides providing a new theoretical angle to a classical problem, our results also pave the way for an entirely new class of numerical approaches to simulating flows of viscoplastic fluids.

‣ Shallow granular flows down flat frictional channels: steady flows and longitudinal vortices

Brodu, Nicolas; Richard, Patrick; Delannay, Renaud
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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28.01163%
Granular flows down inclined channels with smooth boundaries are common in nature and in the industry. Nevertheless, the common setup of flat boundaries has comparatively been much less investigated than the bumpy boundaries one, which is used by most experimental and numerical studies to avoid sliding effects. Using DEM numerical simulations with side walls we recover quantitatively experimental results. At larger angles we predict a rich behavior, including granular convection and inverted density profiles suggesting a Rayleigh-B\'enard type of instability. In many aspects flows on a flat base can be seen as flows over an effective bumpy base made of the basal rolling layer, giving Bagnold-type profiles in the overburden over that layer. We have tested a simple viscoplastic rheological model (Nature 2006, vol 441, pp727-730) in average form. The transition between the unidirectional and the convective flows is then clearly apparent as a discontinuity in the constitutive relation.; Comment: Minor revision with updated figures