شبیه‌سازی عددی یک حباب معلق شناور در جریان ترکیبی کوئت و پواسل صفحه‌ای: بررسی اثر جاذبه

Abstract

موقعیت تعادلی یک حباب دگردیس‌پذیر سه‌بعدی در جریان ترکیبی کوئت و پواسل بصورت عددی توسط حل کامل معادلات ناویر-استوکس مورد بررسی قرار گرفته است. میدان جریان روی یک شبکة ثابت توسط یک تقریب اختلاف محدود بقائی گسسته شده است و فصل مشترک بطور صریح توسط یک شبکة نامنظم جداگانه‌ای که از طریق شبکة ثابت حرکت می‌کند، بیان شده است. از آنجایی که فصل مشترک بطور پیوسته دچار تغییر شکل می‌شود، بازسازی جبهه در هر گام انتگرال‌گیری زمانی ضروری است. هدف از این پژوهش مطالعة حرکت یک حباب شناور در جریان ترکیبی کوئت و پواسل با نسبت‌های چگالی و چسبندگی مخالف واحد در یک عدد رینولدز محدود می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد که حباب صرفنظر از موقعیت اولیة آن، در یک وضعیت تعادلی میان دیوارة کانال و خط مرکزی قرار خواهد گرفت که به اثر سگر سیبربرگ مشهور است. نتایج در دو مجموعه ارائه شده است، در مجموعه اول شتاب جاذبه در نظر گرفته نشده است. در این حالت دیده می‌شود که تغییر شکل حباب بشدت وابسته به عدد کاپیلاری است. همچنین نتایج نشان می‌دهد که تنش برشی بر روی دیواره‌ها در حضور حباب دارای تغییراتی وابسته به موقعیت اولیة حباب می-باشد. در دومین مجموعه شتاب جاذبه به معادلات اضافه شده است، در این مورد دیده خواهد شد که تغییر شکل حباب بشدت وابسته به عدد اتوش می‌باشد. جهت اعتبار سنجی محاسبات، کار حاضر با برخی از نمونه نتایج داده‌های عددی در دسترس مقایسه شده‌است.