شبیه سازی عددی دو بعدی قطرات معلق در جریان برشی ساده در اعداد رینولدز غیر صفر
چکیده
حرکت قطرات شناور در بازه وسیعی از کاربردهای عملی استفاده می شود. که این شامل جریان نفت و آب داخل لوله ها، بازیابی نفت درون محیط متخلخل، املاح مخلوط در آب و فرایندهای پلیمری می شود. در این رساله،مطالعه عددی سوسپانسیون قطرات در جریان برشی ساده و در اعداد رینولدز محدود در یک دامنه پریودیک صورت گرفته است. این روش بر مبنای نوشتن یک دسته معادله بقا برای کل دامنه حل است، به گونه ای که هر فاز به صورت یک سیال با خواص مادی متغیر رفتار می کند. روش توصیف شده و به کار رفته در این رساله، ترکیبی از تکنیک های تسخیر و ردیابی قطره است. یک شبکه ساکن منظم برای جریان سیال استفاده می شود اما سطحمشترک با استفاده از یک شبکه مجزا با بعد پایین تر ردیابی می شود.مهاجرت عرضی قطرات در جریان برشی ساده انجام گرفت و حرکت سوسپانسیون متشکل از تعداد زیادی قطره در جریان برشی ساده مورد مطالعه قرار گرفت و تأثیر پارامترهای بدون بعد نظیرعدد رینولدز، عدد کپیلاری، نسبت چسبندگی، نسبت چگالی وکسر حجمی بررسی شده است. به منظورتحلیل رفتار سوسپانسیون از تنسور تنش موثراستفاده و جهت مطالعه جریان دو فازی در اعداد رینولدز محدود، جملات تنش رینولدز محدود، جملات تنش رینولدز به تنسور تنش موثر افزوده شده است. اثر تعداد قطرات روی کمیت های جریان بررسی شد ومشخص شدکه عدد بدون بعد رینولدز ذره مهمتر از عدد بدون بعد رینولدز کانال است. ودر نهایت مشخص گردید که بررسی سوسپانسیون ها در تعداد فطرات بالا تفاوت چندانی روی چسبندگی موثر جریان ندارد اما باعث افزایش ناچیز اختلاف تنش عمودی می شود با بررسی نمودارهای چگالی مشاهده شد که با افزایش عدد کپیلاری مهاجرت عرضی قطرات به سمت مرکز کانال افزایش می یابد. با بررسی نمودارهای مربوط به انرژی اغتشاشی، مشخص شد که با افزایش عدد رینولدز، مقدار انرژی اغتشاشی افزایش می-یابد که این امر به علت کاهش اندازه خوشه ها و افزایش تعداد برخورد است. همچنین معلوم گردید که با افزایش شکل پذیری قطرات، مقدار انرژی اغتشاشی کاهش می یابد که به علت کاهش برخورد بین قطره ها می باشد. همچنین اثر افزایش تعداد قطرات بر روی این کمیت بررسی شد که نشان دهنده افزایش مقدار انرژی اغتشاشی جریان با افزایش تعداد قطرات و رسیدن به یک مقدار حدی است. علت این موضوع، افزایش تعداد برخوردها است