Mixed convection in Bingham fluids: A comprehensive analysis of yielded and unyielded regions and their heat transfer implication using OpenFOAM
Notice bibliographique
Résumé
Three-dimensional (3D) simulations of the laminar, incompressible, mixed convective flow of a Bingham viscoplastic fluid between two concentric cylinders of finite length are discussed here. Thermal exchange of a viscoplastic fluid is widely required; therefore, we aim to understand the characteristics of fluid flow and heat transfer in nonlinear fluids typically encountered in applications such as drilling. The simulations employ the regularized Papanastasiou constitutive model within the OpenFOAM framework, and results are validated against benchmark numerical and experimental data for Newtonian and Bingham plastic flows. The rheological behavior of four materials-heavy crude oil, Adriatic sea sediments, self-compacting cement and crushed glass is investigated to highlight the influence of cylinder rotation on the flow field. The thermophysical properties of these materials are considered constant, except density which obeys the Boussineq approximation. The flow characteristics, for instance, the streamlines pattern, the development of rigid/unyielded zones, viscosity distributions and strain-rate distributions, are analyzed. Heat transfer, which is quantified by the Nusselt number, showed a symmetric distribution with the highest values for heavy crude oil. The yielded region percentage (YRP) increases from 75% to 100% as the material yield stress decreases, with the unyielded zone expanding significantly at higher Bingham numbers, up to 50% for certain materials. This growth in the unyielded region impacts operational factors, such as pumping cost in drilling applications.
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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 ».