Xác định kích thước phần tử đơn vị đặc trưng cho môi trường rỗng với độ rỗng kép
Email:
tbthao.tran@utc.edu.vn
Từ khóa:
phần tử đơn vị đặc trưng (RAE), độ thấm có hiệu, độ rỗng kép, Monte-Carlo, phương pháp phần tử biên (BEM).
Tóm tắt
Môi trường rỗng kép có thể được xem xét và xử lý như là vật liệu không đồng nhất được tạo bởi một chất nền rắn cho phép thấm có chứa các lỗ rỗng vi mô. Trong đó việc dự báo bằng phương pháp số giá trị độ thấm có hiệu từ quy luật ứng xử nội tại và mức độ phức tạp của cấu trúc vi mô vật liệu là một chủ đề cơ bản và quan trọng trong bối cảnh vật liệu rỗng kép. Trong nghiên cứu này phần tử đơn vị đặc trưng (RAE) được xem là phần diện tích hàm chứa vật liệu rỗng kép. Phần diện tích này đủ lớn để bao hàm nhiều lỗ rỗng vi mô, nhưng nó cũng phải đủ nhỏ để được xem xét là phần diện tích đặc trưng theo quan điểm cơ học môi trường liên tục. Do đó mục đích của nghiên cứu này là ước tính/phân tích kích thước tối ưu của phần tử đơn vị đặc trưng cho vật liệu rỗng kép xem xét. Để đạt được mục tiêu này, cấu trúc vi mô thực tế trước tiên được lý tưởng hóa thành cấu trúc vi mô ảo. Ở đây cấu trúc vi mô ảo của phần tử đơn vị đặc trưng được tạo nên bởi một môi trường chất nền thấm được trong đó các lỗ rỗng hình elip với kích thước bất kỳ được phân bố và định hướng một cách ngẫu nhiên. Sau đó phương pháp phần tử biên được ứng dụng để xác định độ thấm có hiệu của RAE. Giá trị độ thấm có hiệu trung bình của vật liệu rỗng kép được tính toán bằng cách sử dụng phương pháp Monte-Carlo. Cuối cùng việc xác định kích thước tối ưu của RAE sẽ được phân tích một cách đầy đủ và chi tiết.Tài liệu tham khảo
[1]. K. Vafai, Handbook of Porous Media, FL: CRC Press, Boca Raton, 2015.
[2] J. L. Auriault, E. Sanchez-Palencia, Etude du comportement macroscopique d’un milieu poreux saturé déformable, J. Mecanique, 16 (1977) 575-603.
[3] E. Sanchez-Palencia, Non-homogeneous media and vibration theory, Lecture Notes in Physics, 127 (1981). https://doi.org/10.1007/3-540-10000-8
[4] S. Whittaker, Diffusion and dispersion in porous media, AlchE J., 13 (1967) 420-432. https://doi.org/10.1002/aic.690130308
[5] F. Alcocer, P. Singh, Permeability of periodic porous media, Phys. Rev. E, 59 (1999) 771. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.59.711
[6] F. Alcocer, P. Singh, Permeability of periodic arrays of cylinders for viscoelastic flows, Phys. Fluids, 14 (2002) 2578-2581. https://doi.org/10.1063/1.1483301
[7] V. Monchiet, G. Bonnet, G. Lauriat, A fft-based method to compute the permeability induced by a stokes slip flow through a porous medium, C. R. Mécanique, 337 (2009) 192-197. https://doi.org/10.1016/j.crme.2009.04.003
[8]. A. T. Tran, H. Le Quang, Q. C. He, D. H. Nguyen, Determination of the effective permeability of doubly porous materials by a two‐scale homogenization approach, Transp. Porous Media, 145 (2022) 197–243. https://doi.org/10.1007/s11242-022-01846-9
[9]. A. T. Tran, H. Le Quang, Q. C. He, D. H. Nguyen, Micromechanical estimates for the effective permeability of 2D porous materials with arbitrarily shaped pores, J. Porous Media, 26 (2023) 57–77. 10.1615/JPorMedia.2022043450
[10]. A. T. Tran, H. Le Quang, D. H. Nguyen, V. H. Hoang, T. A. Do, Q. C. He, Combining the micromechanical approach and boundary element method for estimating the effective permeability of 2D porous materials with arbitrarily shaped pores, Comput. Mech., 75 (2025) 171–183. https://doi.org/10.1007/s00466-024-02498-w
[11]. A. A. Gusev, Representative volume element size for elastic composites: A numerical study, J. Mech. Phys. Solids, 45 (1997) 1449–1459. https://doi.org/10.1016/S0022-5096(97)00016-1
[12]. A. Lachihab, K. Sab, Does a representative volume element exist for fatigue life prediction? The case of aggregate composites, Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., 32 (2008) 1005–1021. https://doi.org/10.1002/nag.655
[13]. K. Terada, T. Ito, N. Kikuchi, Characterization of the mechanical behavior of solid-fluid mixture by the homogenization method, Comput. Methods Appl. Mech. Eng., 153 (1998) 223–257. 10.1016/S0045-7825(97)00071-6
[14]. M. Ostoja-Starzewski, Random field models of heterogeneous materials, Int. J. Solids Struct., 35 (1998) 2429–2455. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(97)00144-3
[15]. T. Kanit, S. Forest, I. Galliet, V. Mounoury, D. Jeulin, Determination of the size of the reperentative volume element for random composites: statistical and numerical approach, Int. J. Solids Struct., 40 (2003) 3647–3679. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(03)00143-4
[16]. A. T. Tran, H. Le Quang, Q. C. He, D. H. Nguyen, Mathematical modeling and numerical computation of the effective interfacial conditions for Stokes flow on an arbitrarily rough solid surface, Appl. Math. Mech. -Engl. Ed., 42 (2021) 721–746. https://doi.org/10.1007/s10483-021-2733-9
[17]. C. Pozrikidis, Boundary integral and singularity methods for linearized viscous flow, Cambridge University Press, Cambridge, 1992.
[18]. C. A. Brebbia, J. Dominguez, Boundary elements An introductory course, WIT Press/Computational Mechanics Publications, Southamton, 1992.
[2] J. L. Auriault, E. Sanchez-Palencia, Etude du comportement macroscopique d’un milieu poreux saturé déformable, J. Mecanique, 16 (1977) 575-603.
[3] E. Sanchez-Palencia, Non-homogeneous media and vibration theory, Lecture Notes in Physics, 127 (1981). https://doi.org/10.1007/3-540-10000-8
[4] S. Whittaker, Diffusion and dispersion in porous media, AlchE J., 13 (1967) 420-432. https://doi.org/10.1002/aic.690130308
[5] F. Alcocer, P. Singh, Permeability of periodic porous media, Phys. Rev. E, 59 (1999) 771. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.59.711
[6] F. Alcocer, P. Singh, Permeability of periodic arrays of cylinders for viscoelastic flows, Phys. Fluids, 14 (2002) 2578-2581. https://doi.org/10.1063/1.1483301
[7] V. Monchiet, G. Bonnet, G. Lauriat, A fft-based method to compute the permeability induced by a stokes slip flow through a porous medium, C. R. Mécanique, 337 (2009) 192-197. https://doi.org/10.1016/j.crme.2009.04.003
[8]. A. T. Tran, H. Le Quang, Q. C. He, D. H. Nguyen, Determination of the effective permeability of doubly porous materials by a two‐scale homogenization approach, Transp. Porous Media, 145 (2022) 197–243. https://doi.org/10.1007/s11242-022-01846-9
[9]. A. T. Tran, H. Le Quang, Q. C. He, D. H. Nguyen, Micromechanical estimates for the effective permeability of 2D porous materials with arbitrarily shaped pores, J. Porous Media, 26 (2023) 57–77. 10.1615/JPorMedia.2022043450
[10]. A. T. Tran, H. Le Quang, D. H. Nguyen, V. H. Hoang, T. A. Do, Q. C. He, Combining the micromechanical approach and boundary element method for estimating the effective permeability of 2D porous materials with arbitrarily shaped pores, Comput. Mech., 75 (2025) 171–183. https://doi.org/10.1007/s00466-024-02498-w
[11]. A. A. Gusev, Representative volume element size for elastic composites: A numerical study, J. Mech. Phys. Solids, 45 (1997) 1449–1459. https://doi.org/10.1016/S0022-5096(97)00016-1
[12]. A. Lachihab, K. Sab, Does a representative volume element exist for fatigue life prediction? The case of aggregate composites, Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., 32 (2008) 1005–1021. https://doi.org/10.1002/nag.655
[13]. K. Terada, T. Ito, N. Kikuchi, Characterization of the mechanical behavior of solid-fluid mixture by the homogenization method, Comput. Methods Appl. Mech. Eng., 153 (1998) 223–257. 10.1016/S0045-7825(97)00071-6
[14]. M. Ostoja-Starzewski, Random field models of heterogeneous materials, Int. J. Solids Struct., 35 (1998) 2429–2455. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(97)00144-3
[15]. T. Kanit, S. Forest, I. Galliet, V. Mounoury, D. Jeulin, Determination of the size of the reperentative volume element for random composites: statistical and numerical approach, Int. J. Solids Struct., 40 (2003) 3647–3679. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(03)00143-4
[16]. A. T. Tran, H. Le Quang, Q. C. He, D. H. Nguyen, Mathematical modeling and numerical computation of the effective interfacial conditions for Stokes flow on an arbitrarily rough solid surface, Appl. Math. Mech. -Engl. Ed., 42 (2021) 721–746. https://doi.org/10.1007/s10483-021-2733-9
[17]. C. Pozrikidis, Boundary integral and singularity methods for linearized viscous flow, Cambridge University Press, Cambridge, 1992.
[18]. C. A. Brebbia, J. Dominguez, Boundary elements An introductory course, WIT Press/Computational Mechanics Publications, Southamton, 1992.
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
19/02/2025
Nhận bài sửa
28/03/2025
Chấp nhận đăng
12/04/2025
Xuất bản
15/04/2025
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Trần Thị Bích, T. (1744650000). Xác định kích thước phần tử đơn vị đặc trưng cho môi trường rỗng với độ rỗng kép. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 76(3), 320-332. https://doi.org/10.47869/tcsj.76.3.10
Số lần xem tóm tắt
20
Số lần xem bài báo
13
