Numerical study of the flow field around spheroidal particles

Mohamed Chekired, Varvara Roubtsova, Elham Kheradmand, Serge Prudhomme, Marc Laforest

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoEdmonton 2018: 71st Canadian Geotechnical Conference; 13th joint with IAH-CNC

Session: Soil Mechanics and Foundations (Numerical Analysis II)

ABSTRACT: A research program was initiated to provide key microscopic information about the field surrounding ellipsoidal particles and gain a better insight into granular media under earthquake conditions. Numerical studies of steady streaming flows are presented for spheroidal particles oscillating in a viscous fluid. Several aspect ratios and angular positions of the spheroids were studied with respect to the Reynolds number. The results were compared with the published experimental data of Kotas et al. (2006). Additional simulations were performed to verify the predicted value of the drag force acting on ellipsoids in creeping, laminar, and separated flows. Results of the simulations were compared with a correlation formula based on a large volume of experimental data published by Hölzer and Sommerfeld (2008). A discussion on the use of ellipsoidal particles for computer simulations of soil behavior at the micro scale concludes the article.

RÉSUMÉ: Un programme de recherche a été établi pour fournir des informations clés à l™échelle microscopique du champ entourant les particules ellipsoïdales et obtenir ainsi un meilleur aperçu des milieux granulaires sous sollicitations sismiques. Des études numériques d™écoulements stationnaires sont présentées pour des particules sphéroïdales oscillant dans un fluide visqueux. Plusieurs rapports de diamètres et positions angulaires de particules sphéroïdes ont été étudiés par rapport au nombre de Reynolds. Les résultats ont été comparés aux données expérimentales publiées de Kotas et al. (2006). Des simulations supplémentaires ont été effectuées pour vérifier la valeur prédite de la force de traînée agissant sur les ellipsoïdes dans les écoulements rampants, laminaires et décollés. Les résultats des simulations ont été comparés avec une formule de corrélation basée sur un grand volume de données expérimentales publiées par Hölzer et Sommerfeld (2008). Une discussion sur l'utilisation de particules ellipsoïdales pour des simulations informatiques du comportement du sol à l'échelle micro conclut l'article.

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