بررسی رفتار سورفکتان ها تحت جریان برشی با روش dpd

با توجه به کاربردهای فراوان سورفکتان ها در زمینه های مختلف نظیر شویندگی، نساجی، صنایع بهداشتی و داروسازی، صنایع نفتی و همچنین کاهش درگ، و از آنجاییکه جریان برشی اعمال شده به محلول سورفکتان بر ساختار تجمعی مولکول ها ی سورفکتان اثر می گذارد، فهم اثر برش بر روی خود جمعی مولکول ها ی سورفکتان از اهمیت زیادی برخوردار است و منجر به آزمایشات تجربی و مطالعات نظری بسیاری در این زمینه شده است. از آنجاییکه در این سیستم ها با گستره ی وسیعی از مقیاس ها ی زمانی و طولی سروکار خواهیم داشت، نیاز به یک روش چند مقیاسی داریم که بتواند مقیاس ها ی زمانی و طولی مورد نیاز را پوشش دهد. به این منظور در این پایان نامه برای بررسی رفتار سورفکتان ها تحت جریان برشی، از روش dpd به دلیل توانایی های آن در مدل کردن سیالات پلیمری استفاده شده است. بعد از آشنایی با روش dpd و چگونگی کاربرد آن، سورفکتان ها با استفاده از مدل ذره-فنر شبیه سازی شده و خود جمعی مولکول های سورفکتان در تشکیل مایسل های کروی، استوانه ای و دو لایه ای بررسی می شود. سپس محلول سورفکتان تحت جریان برشی که توسط شرط مرزی لیز-ادوارد اعمال می گردد، قرار گرفته و رفتار رئولوژیکی سورفکتان شامل تغییر شکل مایسل ها و تغییرات ضریب لزجت محلول مورد بحث واقع می شود. نتایج حاصل نشان داد که ضریب لزجت محلول ابتدا در اثر افزایش اندازه مایسل ها افزایش یافته و سپس به علت کشیدگی آن ها و هم سو شدن با جهت جریان، ضریب لزجت کاهش می یابد. اختلاف تنش نرمال اول و دوم نیز برای محلول سورفکتان محاسبه شد. نتایج نشان داد که اختلاف تنش نرمال اول با افزایش نرخ برش زیاد می شود و اختلاف تنش نرمال دوم تقریباً مقداری برابر صفر خواهد داشت که از ویسکوالاستیک بودن محلول نتیجه شده است. در نهایت رفتار سورفکتان ها تحت جریان پویزویل مورد بحث قرار گرفته و نشان داده شده است که مایسل های تشکیل شده تمایل به مهاجرت به سمت مناطق پرسرعت در عرض کانال را دارند و این رفتار هم در جریان پویزویل برگشتی و هم در جریان پویزویل با دیواره جامد مشاهده شده است. نتایج حاصل از ترسیم پروفیل های سرعت نیز نشان دادکه با افزایش نیروی محرکه، سرعت افزایش یافته و با افزایش غلظت سورفکتان، سرعت جریان کم می شود. همچنین وقتی غلظت سورفکتان افزایش می یابد، پروفیل سرعت تخت تر می شود که از ویسکوالاستیک بودن محلول سورفکتان نتیجه شده است و درمقادیر بالای نیروی محرکه زمانی که مایسل های میله ای شکل در محلول ایجاد می شوند به وضوح دیده می شود.