itp_dvesipov_202105.pdf

• Есипов Денис Викторович, к.ф.-м.н., с.н.с. ИТ СО РАН;
• Лапин Василий Николаевич, к.ф.-м.н., с.н.с. ИТ СО РАН;
• Чирков Денис Владимирович, к.ф.-м.н., с.н.с ИТ СО РАН;
• Куранаков Дмитрий Сергеевич, м.н.с. ИТ СО РАН.

Разработаны оригинальная математическая модель и численный метод совместного решения уравнений для прямого численного моделирования течений вязкой жидкости с частицами в каналах произвольных геометрических форм. Модель состоит из уравнений Навье – Стокса для описания течения вязкой несжимаемой жидкости, уравнений движения и вращения каждой частицы как твердого тела и модели столкновений, основанной на эмпирических формулах. Численный метод – это комбинация алгоритма типа SIMPLE второго порядка аппроксимации как по времени, так и по пространству, метода погруженной границы и метода дискретных элементов для расчета движения и столкновения частиц. Для ускорения расчетов использовались распараллеливание кода программы с помощью технологии OpenMP, а также применение специализированных функций из библиотеки MKL.

С помощью разработанной численной модели исследован перенос одиночной сферической частицы течением вязкой несжимаемой жидкости в круглой трубе и плоском канале. Частица вращается и постепенно занимает равновесное положение между стенкой и центром трубы (эффект Сегре – Зильберберга). Установлено, что с увеличением числа Рейнольдса частица занимает устойчивое положение более близкое к стенке. Выполнены расчеты переноса сферических частиц течением жидкости в плоском канале. Исследована зависимость эффективной вязкости получающейся суспензии от объемной концентрации частиц. Установлено, что при отсутствии сухого трения между крупными частицами эффективная вязкость суспензии подчиняется закону Кригера – Догерти с показателем равным единице. '

• Грант РНФ № 17-71-20139 Разработка математических моделей переноса и оседания пропанта и их применение в моделировании процесса гидроразрыва

• Esipov D.V., Chirkov D.V., Kuranakov D.S., Lapin V.N. Direct numerical simulation of the Segre–Silberberg effect using Immersed boundary method // Journal Fluids Engineering. – 2020. – Vol. 142, iss. 11. – Art. No. 111501. – DOI: 10.1115/1.4047799. – SCI IF = 2.056.
• Esipov D.V., Lapin V.N., Kuranakov D.S., Chirkov D.V. Direct numerical simulation of viscous incompressible flow with spherical particles in the flat channel // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – Vol.1404. – Art. No. 012017. DOI:10.1088/1742-6596/1404/1/012017
• Есипов Д.В., Лапин В.Н., Куранаков Д.С., Чирков Д.В. Численное моделирование дисперсных течений в плоском канале методом погруженной границы // XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (Уфа, 19.08-24.08.2019): Сборник трудов в 4 томах. Т. 2: Механика жидкости и газа. – 2019. – Уфа: РИЦ БашГУ. – С.1012-1014.