Modalna dekompozicija naravne konvekcije v nenewtonskih tekočinah

magistrsko delo

Miha Rot (Avtor), Martin Horvat (Mentor), Gregor Kosec (Komentor)

Povzetek

V magistrskem delu predstavimo dinamično modalno dekompozicijo tokovnih struktur, ki nastanejo pri naravni konvekciji nenewtonskih tekočin v zaprti kotanji. Fizikalni model vsebuje ohranitev mase, prenos toplote in gibalne količine, Ostwald-de Waele potenčni model za opis nenewtonske viskoznosti in Boussinesqov približek temperaturne odvisnosti gostote. Fizikalni model rešimo numerično s posplošeno metodo končnih diferenc, eksplicitnim Eulerjevim korakanjem in Chorinovo projekcijsko metodo. Implementiran rešitveni postopek preverimo preko primerjave z objavljenimi rezultati za več različnih primerov. Pokažemo dobro ujemanje z referenčnimi rešitvami in konvergentno obnašanje metode. V nadaljevanju vpeljemo dinamično modalno dekompozicijo, metodo za določanje glavnih elementov dinamike sistema, in jo demonstriramo na sintetičnem primeru. V glavnem delu metodo uporabimo za analizo načinov dinamike naravne konvekcije nenewtonske tekočine v zaprti kotanji. Analiziramo več različnih nenewtonskih tekočin v dveh različnih geometrijah in pokažemo spremembo glavnih elementov dinamike pri prehodu med stacionarnimi in nihajočimi rešitvami. Identificiramo elemente, ki pri newtonskih tekočinah niso prisotni in pokažemo, da je dinamika za psevdoplastične nenewtonske tekočine bogatejša.

Ključne besede

modalna dekompozicija;nenewtonske tekočine;prenos toplote;naravna konvekcija;hidrodinamika;

Podatki

Jezik:	Slovenski jezik
Leto izida:	2020
Tipologija:	2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:	UL FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Založnik:	[M. Rot]
UDK:	532.5
COBISS:	31313155
Št. ogledov:	488
Št. prenosov:	95
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Angleški jezik
Sekundarni naslov:	Modal decomposition of natural convection in non-Newtonian fluids
Sekundarni povzetek:	In this work, we present the dynamic mode decomposition of natural convection in a non-Newtonian fluid within a closed cavity. The physical model considers mass and momentum transport, Ostwald-de Waele power-law for a description of non-Newtonian viscosity, and Boussinesq approximation for description of density-temperature dependency. The model is numerically solved with generalised finite differences, explicit Euler stepping and Chorin's projection method. The implemented solution procedure is tested by comparison of computed results with published data with good agreement achieved. We introduce dynamic mode decomposition and demonstrate its performance on a synthetic case. The main part of this work is focused on a mode analysis of natural convection of non-Newtonian fluid in a closed cavity. We analyse different non-Newtonian fluids in two different geometries where we are in particular interested in the transition from stationary to oscillatory solutions. In addition, we identify elements of dynamics that are not present in Newtonian fluids and show that the pseudoplastic non-Newtonian fluids exhibit richer dynamics in comparison with Newtonian fluids.
Sekundarne ključne besede:	modal decomposition;non-Newtonian fluids;heat transport;natural convection;hydrodynamics;
Vrsta dela (COBISS):	Magistrsko delo/naloga
Študijski program:	0
Konec prepovedi (OpenAIRE):	1970-01-01
Komentar na gradivo:	Univ. v Ljubljani, Fak. za matematiko in fiziko, Oddelek za fiziko
Strani:	56 str.
ID:	12042919