بررسی عددی رفتار رسوب گذاری جریان گل آلود رهاسازی توده در محیط دارای لایه بندی

Abstract

دسته مهمی از جریان‌های چگال، جریان‌های گل‌آلود نامیده می‌شوند که اختلاف چگالی، به‌خاطر حضور ذرات جامد معلق در سیال ایجاد می‌شود. در این مقاله شبیه سازی عددی سه بعدی جریان چگال حاوی ذره رهاسازی توده، به منظور بررسی هیدرودینامیک جریان در محیط دارای لایه‌بندی چگالی ارائه شده‌است. شبیه‌سازی‌ها به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ، با فیلتر جعبه‌ای سه‌بعدی، روش اسماگورینسکی دینامیک و تابع میرایی وندریست انجام شده‌است نتایج به دست آمده در حضور لایه‌بندی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. هم‌چنین حضور لایه‌بندی چگالی در محیط، باعث کاهش قابل توجه سرعت پیشروی جریان می‌شود ولی تأثیر به‌سزایی برروی الگـوی رسـوب‌گذاری ندارد. علاوه بر این، نتایج به‌دست آمده نشان داد که افزایش شیب، افزایش رسوب‌گذاری را در پی دارد. هم‌چنین، مشاهده شد که افزایش قطر ذرات، باعث کاهش مومنتوم جریان و در نتیجه افزایش رسوب‌گذاری شده‌است. با هدف نمایش دقیق‌تر برهم کنش ذرات روی هم، سرعت سقوط ذرات به صورت متغیر با غلظت نیز در نظر گرفته شده‌است. نتایج این تحلیل نشان می‌دهد که متغیر درنظر گرفتن سرعت سقوط ذرات در مراحل اولیه پیشروی جریان باعث تغییر ناچیزی در سرعت پیشانی می‌شود ولی در ادامه در نظر گرفتن سرعت سقوط متغیر برای ذرات سرعت بیشتری را برای پیشانی جریان پیش‌بینی می‌کند.