بررسی تحلیلی عددی تولید قطرات غیرهم‌اندازه سیال اتساعی در اتصال Tشکل با شاخه‌های غیرهم‌طول

Abstract

در این مقاله، شکست قطرات غیرنیوتنی شناور در یک سیال غیرنیوتنی به صورت تحلیلی و شبیه‌سازی عددی سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه‌ی در نظر گرفته شده، اتصال Tشکل با شاخه‌های غیرهم‌طول است که می‌تواند قطرات با اندازه‌های غیریکسان تولید نماید. نتایج حل تحلیلی و شبیه‌سازی عددی این پژوهش، تطابق بسیار خوبی با یکدیگر دارد. کمیت‌های متعددی از قبیل نسبت دبی شاخه‌ها، نسبت سرعت شاخه‌ها، طول قطره در هر شاخه، طول کلی قطره، گردابی، فشار و لزجت مؤثر، در طول فرآیند شکست بررسی شده است. در این پژوهش با حل تحلیلی، مقادیر نسبت دبی شاخه‌ها، نسبت سرعت شاخه‌ها، طول قطره در هر شاخه و طول کلی قطره در طول فرآیند شکست به دست آمد. نتایج حل تحلیلی نشان داد که نسبت دبی شاخه‌ها و نسبت سرعت سیال در شاخه‌ها، در طول فرآیند شکست ثابت است. شبیه‌سازی عددی نیز نتایج تحلیلی را تأیید نموده و مشخص نمود که نسبت دبی و نسبت سرعت شاخه‌ها، در طول فرآیند ثابت است. همچنین نتایج تحلیلی و نتایج عددی ضمن تطابق با یکدیگر نشان دادند که طول قطره در هر یک از شاخه‌های فرعی و نیز طول کلی قطره، به صورت خطی در طول فرآیند شکست افزایش می‌یابد و در این مورد نیز، تطابق خوبی بین نتایج حل عددی و تحلیلی مشاهده شد. نتایج حاکی از آن است که مقادیر گردابی در نواحی نزدیک به مرز قطره 3 تا 7 برابر مقادیر گردابی در نواحی میانی قطره است که این موضوع باعث افزایش اختلاط مواد داخل قطره می‌شود.