شبیه سازی مستقیم عددی جریان آشفته‌ی حاوی ذرات با شرط مرزی چسبش- لغزش مخلوط روی ذرات

Abstract

در این پژوهش، جریان آشفته‌ی حاوی ذرات در یک مکعب با شرط مرزی دوره‌یی و اعمال شرط مرزی چسبشٓـ لغزش مخلوط روی ذرات بررسی شده است. میدان جریان سیال با شبیه‌سازی مستقیم عددی معادلات ناویرٓـ استوکس حل شده است و برای به‌دست‌آوردن میدان جریان آشفته‌ی اجباری از بارگذاری خطی استفاده شده است. معادله‌ی حاکم بر ذرات، معادله‌ی مکسیٓـ رایلی است و حل عددی آن با در نظر گرفتن شرط مرزی چسبشٓـ لغزش مخلوط روی ذرات ارائه شده است. در سمت راست معادله‌ی مکسیٓـ رایلی نیروهای وارد بر هر ذره وجود دارد که در این پژوهش، با استفاده از حل تحلیلی جریان خزشی روی یک ذره‌ی کروی با شرط مرزی چسبشٓـ لغزش مخلوط، رابطه‌یی برای محاسبه‌ی نیروی مقاومت واردشده از طرف سیال به‌ذره به‌دست آمده و در کد D‌N‌S اعمال شده است. ابر ذرات در این جریان متشکل از ۱۰۰هزار ذره است که نتایج برای عدد استوکس ${r‌m{S‌t=1}}$ و اعداد تروستل مختلف نمایش داده شده است. همچنین با بررسی رفتار ذرات در نزدیکی گردابه‌ها مشاهده شده است که با کاهش لغزش و در اعداد تروستل پایین، با کاهش اثر سیال بر ذرات، ذرات با سرعت بیشتری به بیرون از گردابه‌ها پرتاب می‌شوند.