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

authored by

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.

Organisation(s)

Institute of Power Plant Engineering and Heat Transfer

Type

Article

Journal

Computation

Volume

12

No. of pages

14

ISSN

2079-3197

Publication date

30.04.2024

Publication status

Published

Peer reviewed

Yes

ASJC Scopus subject areas

General Engineering, Mechanical Engineering, Chemical Engineering (miscellaneous), Theoretical Computer Science, Applied Mathematics, General Computer Science, Modelling and Simulation

Sustainable Development Goals

SDG 7 - Affordable and Clean Energy, SDG 9 - Industry, Innovation, and Infrastructure

Electronic version(s)

https://doi.org/10.3390/computation12050089 (Access: Open)