Direct Numerical Simulations of Three-Layer Viscosity-Stratified Flow
Notice bibliographique
Résumé
Two-dimensional simulations of flow instability at the interface of a three-layer, density-matched, viscosity-stratified Poiseuille flow are performed using a front-tracking/finite difference method. This is an extension of the study for the stability of two-layer viscosity-stratified flow of Cao et al., Int. J. Multiphase Flow, 30, 1485-1508 (2004). We present results for large-amplitude non-linear evolution of the interface for varying viscosity ratio m, Weber number We, and phase difference between the perturbations of the two interfaces. Strong non-linear behaviour is observed for relatively large initial perturbation amplitude. The higher viscosity fluid is drawn out as a finger that penetrates into the lower viscosity layer. The finger originates at the crest of the perturbation at the interface. The simulated interface shape compares well with previously reported experiments. Increasing interfacial tension retards the growth rate of the interface as expected, whereas increasing the viscosity ratio enhances it. The sinuous instability appears to evolve faster than the varicose one. For certain flow parameters the high-viscosity finger displays a bulbous tip, which is also seen in our previously conducted experiments and two-layer results, although it is less pronounced. The low-viscosity intruding finger does not display this curious bulbous tip. Drop formation is precluded by the two-dimensional nature of the calculations. On a effectué à l'aide d'une méthode de différences finies avec capture de front des simulations bidimensionnelles de l'instabilité de l'écoulement à l'interface d'un écoulement de Poiseuille stratifié en viscosité mais de masse volumique à trois couches. Ceci fait suite à l'étude de la stabilité de l'écoulement stratifié en viscosité à deux couches de Cao et al., Int. J. Multiphase Flow, 30, 1485-1508 (2004). Nous présentons des résultats pour l'évolution non linéaire à grande amplitude de l'interface pour un rapport de viscosité m, un nombre de Weber We et une différence de phases entre les perturbations des deux interfaces. Un comportement non linéaire marqué est observé pour une amplitude de perturbation initiale relativement grande. Le fluide ayant la viscosité la plus élevée prend la forme d'un doigt pénétrant la couche de viscosité inférieure. Le doigt prend naissance à la crête de la perturbation à l'interface. La forme simulée de l'interface se compare bien aux expériences décrites antérieurement. L'augmentation de la tension interfaciale retarde la vitesse de croissance de l'interface comme prévu, tandis que l'augmentation du rapport de viscosité la renforce. Il semble que l'instabilité sinueuse évolue plus vite que la variqueuse. Pour certains paramètres d'écoulement, le doigt de plus forte viscosité montre une pointe bulbeuse, ce qu'on a également observé dans nos expériences antérieures et résultats à deux couches, bien que de façon moins prononcée. Le doigt intrusif de faible viscosité ne montre pas cette curieuse pointe bulbeuse. La formation de gouttelettes est évitée par la nature bidimensionnelle des calculs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».