TY - JOUR

T1 - Analysis of a Novel Method for Generating 3D Mesh at Contact Points in Packed Beds

AU - Szambien, Daniel Felix

AU - Ziegler, Maximilian Richard

AU - Ulrich, Christoph

AU - Scharf, Roland

N1 - Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation)—INST 187/742-1 FUGG; INST 187/592-1 FUGG.

PY - 2024/4/30

Y1 - 2024/4/30

N2 - 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.

AB - 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.

KW - numerische Strömungsmechanik

KW - Kontaktpunkte

KW - Schüttungen

KW - Effektive Wärmeleitfähigkeit

KW - Wärmeübertragung

KW - Netzerzeugung

KW - computational fluid dynamics (CFD)

KW - Contact Points

KW - Packed Bed

KW - Effective thermal conductivity

KW - Heat Transfer

KW - Mesh generation

U2 - 10.3390/computation12050089

DO - 10.3390/computation12050089

M3 - Article

VL - 12

JO - Computation

JF - Computation

SN - 2079-3197

IS - 5

M1 - 89

T2 - 14. International Conference on Computational Heat and Mass Transfer (ICCHMT2023)

Y2 - 4 September 2023 through 8 September 2023

ER -