شبیه سازی عددی حرکت قطرات در جریان روی سطح شیبدار
چکیده
در این تحقیق جریان دو بعدی قطرات شکل پذیر معلق در یک کانال شیب دار به وسیله شبیه سازی عددی در اعداد رینولدز غیر صفر مورد مطالعه قرار گرفته است. جریان تحت اثر شتاب ثقل قرار گرفته است و هیچ گرادیان فشاری در جهت جریان وجود ندارد. در این تحقیق، مکان تعادل قطره به وسیله پارامترهای بی بعد مثل عدد رینولدز، عدد کپیلاری، زاویه شیب کانال و نسبت چگالی مورد بررسی قرار داده شده است. موضوع قابل توجه در این بررسی این است که قطره همواره نسبت به جریان اصلی عقب است و سرعت لغزش همواره منفی می باشد. همچنین قطرات با شکل پذیری بیشتر در مکانی دورتر نسبت به دیوار به تعادل می رسند. برای قطراتی که از سیال محیط سنگین تر هستند، مکان تعادل با افزایش عدد رینولدز از کف کانال فاصله بیشتری می گیرند. همین روند زمانی که زاویه شیب کانال افزایش داده می شود مشاهده می شود و این رفتار با رفتار جریان گرانولار مطابقت دارد. همچنین قطراتی که نسبت به سیال محیط سبک تر هستند با افزایش عدد رینولدز تمایل به حرکت به سمت کف کانال را دارند. در شبیه سازی جریانی با حضور 40 قطره معلق در کانال، مشاهده می شود که قطرات رفتاری شبیه به جریان گرانولار مشابه آن چه کمپل وبرنن تحقیق کرده اند را دارند. قطرات به سمت مکانی دورتر از کف کانال حرکت کرده و در مکانی که انرژی اغتشاشی کمتر است به تعادل می رسند.