مدل‌سازی دوفازی جریان چگال حاوی رسوبات چسبنده در محیط آبی به روش هیدرودینامیک ذرات هموار

Abstract

یکی از مطالعات مورد علاقه محققین در علم هیدرولیک و مکانیک سیالات بررسی جریان‌های چگال حاوی رسوبات چسبنده (جریان‌های گل آلود) در محیط آبی است. این نوع از جریان‌ها به علت داشتن چگالی بیشتر نسبت به آب در بستر جریان می‌یابند و در آب بالای خود نفوذ کرده و منجر به کدرشدن (گل‌آلود شدن) آن می‌شوند. در مقاله حاضر این نوع جریان‌ها به کمک شبیه‌سازی دوفازی در روش لاگرانژی هیدرودینامیک ذرات هموار مدل‌سازی گشته است. برای مدل‌سازی از توسعه کد دوبعدی اسفیزیکس بهره گرفته شده است که در آن مقادیر فشار به صورت صریح و به کمک معادله حالت محاسبه می‌شوند. همچنین برای مدل‌سازی فاز رسوبات چسبنده از مدل غیرنیوتنی ویسکوپلاستیک تک رابطه‌ای هرشل بالکی پاپاناستاسیو استفاده شده است. در ادامه برای بررسی میزان نفوذ مخلوط رسوبات چسبنده در آب زلال، از معادله نفوذ و جابجایی در توسعه کد استفاده شد. در نهایت نتایج حاصل از مدل حاضر به صورت تک‌فازی و دوفازی با مدل‌های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. بررسی‌ها حاکی از آن است که مدل توسعه داده شده در تحقیق حاضر به طور مطلوبی قادر به مدل‌سازی این نوع از جریان‌ها است و می‌تواند برای بررسی میزان غلظت، نفوذ جریان‌های چگال و همچنین میزان پیشروی آنها در محیط‌های آبی به کار گرفته شود.