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Direct numerical simulation of hydrodynamic dispersion in open-cell solid foams

机译：开孔固体泡沫中流体动力分散的直接数值模拟

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Fully resolved simulations of flow and mass transfer in a unit cell of structured open-cell foam catalysts are presented. Numerical studies are conducted on a uniform three-dimensional Cartesian grid where the fluid-solid interface coupling is enforced via a sharp interface Immersed Boundary technique. Several validation cases for the numerical method are presented followed by extensive calculations to quantify hydrodynamic dispersion in open-cell foams. In our study five different porosities of the idealized foam structure, represented by the spatially periodic Kelvin's unit cell, were considered. Dimensionless dispersion coefficients were calculated for varying Peclet numbers and flow directions using volume-averaging theory. Our numerical studies indicate that Taylor dispersion is the dominant mechanism for structured porous media in the Darcy-Brinkman flow regime.
机译：介绍了结构化开孔泡沫催化剂的单位细胞中的完全解决的流动和传质的模拟。 在均匀的三维笛卡尔栅格上进行数值研究，其中通过尖锐的接口浸没边界技术来强制流体固体界面耦合。 提出了几种用于数值方法的验证案例，然后进行了广泛的计算，以定量开孔泡沫中的流体动力分散。 在我们研究中，考虑了由空间周期性克尔文的单位细胞表示的理想化泡沫结构的五种不同孔隙率。 计算无量纲分散系数，用于使用体积平均理论改变Peclet数和流动方向。 我们的数值研究表明，泰勒分散体是达西 - 布南德媒体流动制度中结构化多孔介质的主导机制。

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