Mass transport of impurities in a moderately dense granular gas

Repositorio Dspace/Manakin

español português english

Mass transport of impurities in a moderately dense granular gas

Mostrar el registro completo del ítem

Título: Mass transport of impurities in a moderately dense granular gas
Autor: Garzó Puertos, Vicente; Vega Reyes, Francisco
Resumen: Por medio de la expansión Chapman-Enskog se obtienen los coeficientes de transporte asociados con el flujo de masa de impurezas inmersos en un gas granular moderadamente denso de discos duros o esferas descritas por la ecuación inelástica de Enskog. Los coeficientes de transporte se determinan como las soluciones de un conjunto de ecuaciones integrales lineales acoplados recientemente y derivados de mezclas granulares polidispersas [V. Garzo, J. W. Dufty y C. M. Hrenya, Phys. Rev. E 76, 031 304 (2007)]. Con el objetivo de obtener expresiones teóricas para los coeficientes de transporte que son lo suficientemente precisas para colisiones muy inelástica, resolvemos las ecuaciones integrales mencionadas a través de la segunda aproximación de Sonine. Como una ruta complementaria, que numéricamente se resuelve por medio del método de Monte Carlo de simulación directa (DSMC), la ecuación inelástica Enskog obtiene el coeficiente de difusión cinética D0 para dos y tres dimensiones. Hemos observado en todas las simulaciones que el desacuerdo, por arbitrariamente grande que sea la inelasticidad, en los valores de ambas soluciones (DSMC y segunda aproximación de Sonine) es menor de un 4%. Además, se muestra que la segunda aproximación de Sonine a D0 produce una mejora dramática (hasta 50%) sobre la primera aproximación de Sonine para la impureza de partículas más ligeras que el gas circundante y en el rango de gran inelasticidad. Los resultados presentados en este documento son de aplicación directa en los problemas importantes en los flujos granulares, como la segregación impulsados por gravedad y un gradiente térmico. Analizamos aquí los criterios de segregación que resultan de nuestras expresiones teóricas de los coeficientes de transporte.Transport coefficients associated with the mass flux of impurities immersed in a moderately dense granular gas of hard disks or spheres described by the inelastic Enskog equation are obtained by means of the Chapman-Enskog expansion. The transport coefficients are determined as the solutions of a set of coupled linear integral equations recently derived for polydisperse granular mixtures [V. Garzó, J. W. Dufty and C. M. Hrenya, Phys. Rev. E 76, 031304 (2007)]. With the objective of obtaining theoretical expressions for the transport coefficients that are sufficiently accurate for highly inelastic collisions, we solve the above integral equations by using the second Sonine approximation. As a complementary route, we numerically solve by means of the direct simulation Monte Carlo method (DSMC) the inelastic Enskog equation to get the kinetic diffusion coefficient D0 for two and three dimensions. We have observed in all our simulations that the disagreement, for arbitrarily large inelasticity, in the values of both solutions (DSMC and second Sonine approximation) is less than 4%. Moreover, we show that the second Sonine approximation to D0 yields a dramatic improvement (up to 50%) over the first Sonine approximation for impurity particles lighter than the surrounding gas and in the range of large inelasticity. The results reported in this paper are of direct application in important problems in granular flows, such as segregation driven by gravity and a thermal gradient. We analyze here the segregation criteria that result from our theoretical expressions of the transport coefficients.
Descripción: Publicado en: Phys. Rev. E 79, 041303 (2009) doi:10.1017/S0022112009007800
URI: http://hdl.handle.net/10662/2491
Fecha: 2009-03


Ficheros en el ítem

Ficheros Tamaño Formato Ver
arxiv_0812.3274.pdf 511.5Kb PDF Thumbnail

El ítem tiene asociados los siguientes ficheros de licencia:

Este ítem aparece en la(s) siguiente(s) colección(ones)

Mostrar el registro completo del ítem

Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España Excepto si se señala otra cosa, la licencia del ítem se describe como Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España

Buscar en Mi Dehesa


Listar

Mi cuenta

Estadísticas

Ayuda

Redes sociales