شبیه سازی عددی سه بعدی رفتار قطره و عکس العمل قطره و دیوار در میدان الکتریکی

Abstract

در این پژوهش، رفتار قطره و نیز عکس العمل قطره و دیوار در میدان الکتریکی یکنواخت خارجی به صورت کاملا سه بعدی شبیه سازی شده است. میدان الکتریکی با اعمال اختلاف پتانسیل ایجاد و سپس با استفاده از مدل نشت عایق تیلور، نیروی الکتریکی ناشی از این میدان، محاسبه و به معادلات نویر-استوکس اضافه شده است. این نیرو، بسته به خصوصیات الکتریکی قطره و سیال پیرامون، باعث تغییر شکل آن به صورت آبلیت )راستای عمود بر میدان الکتریکی( و یا پرولیت )در راستای میدان الکتریکی( و همچنین ایجاد جریان های القایی داخل و خارج قطره می‌شود. ابتدا تغییر شکل یک قطره‌ی تنها در میدان الکتریکی شبیه سازی و نتیجه با نتایج تجربی موجود، مقایسه و صحت سنجی شده است. سپس رفتار قطره در میدان الکتریکی از نظر نوع تغییر شکل و نوع جریان‌های القایی بررسی شده است. عکس العمل قطره و دیوار، برای قطره‌های آبلیت و پرولیت مورد بررسی قرار گرفته است. اثر عدد مویینگی الکتریکی بر چگونگی عکس العمل قطره و دیوار و نیز حالت نهایی آنها، مطالعه شده است. هم قطرات آبلیت و هم پرولیت به دیوار جذب می‌شوند. افزایش عدد مویینگی الکتریکی این اثر را تقویت می‌کند و تحت شرایطی می‌تواند باعث اعوجاج سطوح قطرات نیز بشود.