Analysis of a Novel Method for Generating 3D Mesh at Contact Points in Packed Beds

verfasst von

Daniel Felix Szambien, Maximilian Richard Ziegler, Christoph Ulrich, Roland Scharf

Abstract

Diese Studie analysiert umfassend die Auswirkungen der neuartigen, von den Autoren entwickelten, HybridBridge-Methode zur Generierung eines 3D-Netzes an Kontaktpunkten innerhalb von Schüttungen auf die effektive Wärmeleitfähigkeit. Sie vergleicht die HybridBridge mit alternativen Methoden, hebt ihre Überlegenheit hervor und skizziert mögliche Anwendungen.Die HybridBridge verwendet zwei unabhängige Geometrieparameter, um eine optimale Strömungsabbildung zu ermöglichen und gleichzeitig die physikalisch genaue effektive Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Netzqualität zu gewährleisten. Es wird eine Methode zur Abschätzung des HybridBridge-Radius für ein bestimmtes Füllkörperbett und eine bestimmte Höhe der abgeschnittenen Kappe vorgeschlagen. Die numerische Analyse einer kubisch-körperzentrierten Einheitszelle mit verschiedenen HybridBridges wird vergleichend mit früheren Simulationen mit einer einfachen kubischen Einheitszelle durchgeführt. Zusätzlich wird ein physikalisch basiertes Widerstandsmodell eingeführt, das die effektive Wärmeleitfähigkeit als Funktion der HybridBridge-Geometrie und der Porosität beschreibt. Eine Gleichung für den auf die Simulationsparameter zugeschnittenen HybridBridge-Radius wird hergeleitet. Der Vergleich mit den Einheitszellen und einem zufällig gepackten Bett zeigt eine akzeptable durchschnittliche Abweichung zwischen den berechneten und verwendeten Radien. Hierdurch wird eine Implementierung der HybridBridge-Methode vereinfacht und verfeinert.

Organisationseinheit(en)

Institut für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung

Typ

Artikel

Journal

Computation

Band

12

Anzahl der Seiten

14

ISSN

2079-3197

Publikationsdatum

30.04.2024

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Peer-reviewed

Ja

ASJC Scopus Sachgebiete

Ingenieurwesen (insg.), Maschinenbau, Chemische Verfahrenstechnik (sonstige), Theoretische Informatik, Angewandte Mathematik, Informatik (insg.), Modellierung und Simulation

Ziele für nachhaltige Entwicklung

SDG 7 – Erschwingliche und saubere Energie, SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.3390/computation12050089 (Zugang: Offen)