بررسی رفتار دینامیکی و الگوی جریان دوفازی قطره در حال سقوط با استفاده از روش عددی شبکه بولتزمن

Abstract

در این تحقیق، سقوط آزاد قطره در یک سیال لزج در کانال دو بعدی مستطیلی بصورت عددی با روش شبکه­ی بولتزمن مدل پتانسیل بین ذره­ای مطالعه می­شود. برای اعتبارسنجی شبیه­سازی حاضر، نتایج عددی حاضر با نتایج محققان پیشین مقایسه می­شود. مقایسه بین نتایج، دقت روش عددی حاضر در شبیه سازی جریان های دوفازی را نشان می­دهد. اطلاعات کمی در مورد متغییرهای جریان از جمله رفتار قطره، خطوط جریان و گردابه­های موجود در دنباله قطره در دو حالت مورد بررسی قرار می­گیرد: الف) سقوط آزادانه یک قطره منفرد و ب) سقوط دو قطره یکسان در آرایش پشت ­سر هم. نتایج نشان می­دهد که برای یک قطره در حال سقوط با افزایش عدد اتوس گردابه­ پشت قطره بزرگ­تر شده می­شود و آشفتگی جریان بیستر می­شود در حالیکه با افزایش عدد اونسورج عکس این روند دیده می­شود. برای سقوط دو قطره در آرایش پشت سر هم، سرانجام دو قطره به هم برخورد کرده و منعقد می شوند و تشکیل قطره بزرگتر تقریباً دو برابر قطره اولیه را می دهند. در نهایت قطره در نتیجه اینرسی زیاد قطره شکل گرفته شده، می­شکند.