شبیه سازی عددی رفتار دینامیکی سقوط دو قطره مجاور با استفاده از روش شبکه بولتزمن

Abstract

در مقاله‌ی حاضر با استفاده از مدل پتانسیل بین مولکولی روش شبکه‌ی بولتزمن سقوط قطره‌ی منفرد و دو قطره‌ی مجاور یک‌دیگر در اثر نیروی وزن و در یک کانال عمودی با دیوارهای اطراف در شرایط متفاوت اثرات دیوار بررسی شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان داده است، اگر مرکز قطره‌ی رها شده، در زمان اولیه روی محور تقارن عمودی کانال باشد، این قطره روی همان محور تغییر شکل می‌دهد و روی خط مستقیم حرکت می‌کند؛ اما اگر در نزدیکی دیوار رها شود، به علت اثرات گوناگون، قطره از محور عمودی اولیه‌اش منحرف شده واگر عدد بی بعد اتوس خیلی پایین نباشد (Eo>5) حرکت نوسانی ایجاد می‌شود که با افزایش عدد بی‌بعد اتوس دامنه‌ی این نوسانات افزایش می‌یابد. اگر دو قطره که مرکز آن‌ها روی محور عمودی کانال با ارتفاع متفاوت قرار دارد رها شوند، به علت کاهش نیروی درگ در قطره‌ی بالایی در نهایت با هم برخورد کرده و تشکیل یک قطره‌ی بزرگ‌تر می‌دهند. در بخش پایانی مقاله نشان داده شد که اگر دو قطره در راستای عمودی و افقی متفاوت نسبت به هم رها شوند، تحت تاثیر اثرات نامتقارنی، تنش‌های ویسکوز و ساختار‌های پیچیده‌ی جریان و گردابه‌های اطراف قطره‌ها پدیده‌های جالبی مانند برخورد نامتقارن در عدد اتوس پایین و کشیده شدن قطره‌ی بالایی در عدد اتوس بالا مشاهده می‌شود.