بررسی شرایط پایداری و همسازی ترمودینامیکی در منحنی همزیستی فازهای مایع و بخار در مدل اصلاح شده پتانسیل ساختگی ‌

Abstract

در این مقاله، شرایط همگرایی و همسازی ترمودینامیکی مدل کوپراشتاخ به منظور شبیه‌سازی یک قطره‌ی دو بعدی، بررسی شده است. برای انجام این کار، منحنی همزیستی دو فاز مایع و گاز با توجه به پارامترهای مربوط به تابع پتانسیل و ضریب وزنی نیروهای بین مولکولی، به چهار سطح تقسیم گردید. بر این اساس، محدوده‌ای برای ثابت تابع پتانسیل، k در هر سطح گزارش شد. این محدوده برای سطح یک با کمترین نسبت چگالی، در بازه‌ی 0.05= kmin تا 0.22= kmax و برای سطح چهار با بیشترین نسبت چگالی، در بازه‌ی 0.002= kmin تا 0.01= kmax قرار می‌گیرد. همچنین ضریب وزنی مناسب برای نیروهای بین مولکولی، Afit به منظور ایجاد همسازی ترمودینامیکی در سطوح یک تا چهار به ترتیب به صورت 0.25، 0.025، 0.082- و 0.125-به دست آمد. علاوه بر آن تأثیر ضریب وزنی نیرو در مقدار و جهت نیرو در فصل مشترک دو فاز بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد که انتخاب مقدار 0.5=A سبب ایجاد نیروی متقارن و 0.0=A سبب ایجاد نیروی نامتقارن در فصل مشترک می‌شود. به عبارت دیگر، ترکیب دو نیروی متقارن و غیر متقارن، شرایط را برای کاهش سرعت‌های مجازی و افزایش شرایط پایداری، فراهم می‌کند. در انتها نیز مسئله بقاء جرم در چهار سطح مختلف از نسبت چگالی بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که مدل کوپراشتاخ در کنترل جرم قطره در نسبت چگالی‌های بزرگ رفتار مناسب‌تری دارد. به طوریکه تغییر جرم قطره در سطح یک تا بیش از 20 درصد و در سطح چهار کمتر از یک درصد گزارش شده است.