ارزیابی و مقایسه عملکرد مدل انرژی آزاد وشان-چن روش شبکه بولتزمن در شبیه سازی جریان چندفازی

پایان نامه
چکیده

مطالعه دینامیک جریان های چندفازی-چندجزئی به علت اهمیت اقتصادی و کاربردهای وسیع آنها، در مهندسی مثل صنایع نفت و پتروشیمی، شبیه سازی اسپری ها و دینامیک قطرات و حباب ها و غیره، یکی از مسائل پر اهمیت در مکانیک سیالات است. روش شبکه بولتزمن در سال های اخیر به طرز موفقیت آمیزی به منظور شبیه سازی گستره وسیعی از مسائل جریان چندفازی و محیط متخلخل به کار گرفته شده است. به منظور بررسی صحت برنامه عددی نوشته شده بر پایه مدل انرژی آزاد از آزمونه لاپلاس و تبدیل حباب مربعی به دایره استفاده شده است. در ادامه نشان داده شده است که بر خلاف دیگر مدل های انرژی آزاد مرسوم، مدل انرژی آزاد استفاده شده قادر به حذف اثرات غیرفیزیکی نامتغیر گالیله ای است. به علاوه تغییر شکل و تجزیه قطرات بر اثر جریان برشی ساده به کمک مدل انرژی آزاد شبیه سازی شده است که نتایج نشان می دهد مدل انرژی آزاد قادر است در گستره وسیعی از اعداد رینولدز و کپیلاری این مسئله را به خوبی شبیه سازی کند. به منظور بررسی عملکرد مدل شان-چن، آزمونه تبدیل حباب مربعی برای این مدل نیز انجام شده است. مدل شان-چن اصلی شامل محدودیت های بسیاری است که به صورت خاص می توان به محدودیت آن در تنظیم کشش سطحی و لزجت در یک بازه وسیع نام برد. با توجه به این محدودیت، نشان داده شده است که مدل شان-چن قادر نیست که در یک گستره وسیع اعداد رینولدز و کپیلاری ، تغییر شکل قطره در معرض جریان برشی را شبیه سازی کند. از نظر دقت و پایداری، مدل انرژی آزاد به مراتب وضعیت بهتری نسبت به مدل شان-چن دارد.

منابع مشابه

شبیه سازی عددی جریان کاویتاسیونی داخل نازل با استفاده از روش شبکه بولتزمن چندفازی

در مقاله حاضر، شبیه­سازی عددی جریان کاویتاسیونی داخل نازل با استفاده از روش شبکه بولتزمن چندفازی به­همراه مدل شان-چن انجام شده­است. یک تابع پتانسیل برای مدل کردن اندرکنش ذرات سیال استفاده شده که میدان سرعت جریان را اصلاح کرده و تغییر فاز بخار-مایع همچنین اثرات کشش سطحی در فصل مشترک بین دو فاز را در جریان­های کاویتاسیونی شبیه­سازی می­کند. معادله خطی بدست آمده در الگوریتم حاضر بر اساس روش شبکه بو...

متن کامل

روش شبکه بولتزمن غیرنیوتنی برای شبیه سازی جریان سیال کاریو-یاسودا در یک کانال دارای انسداد

در مطالعهحاضر به شبیه­سازی جریان سیال غیرنیوتنی خون درون یک کانال دو بعدی دارای انسداد پرداخته شده است. از مدل سیال کاریو-یاسودا برای بررسی رفتار رقیق برشی خون استفاده گردیده است. روش شبکه بولتزمن غیرنیوتنی برای شبیه سازی عددی جریان خون بکار گرفته شده است. مدل‌سازی مرزهای منحنی مربوط به انسدادها با دقت مرتبه دو انجام پذیرفته است. نتایج عددی حاصل از حل با نتایج مربوط به سیال غیرنیوتنی کاریو-یاسو...

متن کامل

شبیه سازی جریان های چند جزئی به کمک مدل شان-چن روش شبکه بولتزمن

جریان های چند فازی و جریان های حاوی سطح مشترک، بخش مهمی از مسائل سیالات را به خود اختصاص می دهد. ازجمله جریان های حاوی سطح مشترک، می توان به سیالات چند جزئی مثل آب و روغن و جریان های چند فازی مثل هوا و سوخت مایع درون فرایندهای احتراق اشاره کرد. تعداد قابل توجهی از روش های عددی بر پایه دینامیک سیالات محاسباتی سنتی و روش شبکه بولتزمن، وجود دارند که به کمک آن ها می توان جریان های چند فازی را شبیه ...

شبیه سازی عددی جریان خارجی لزج تراکم¬ناپذیر با استفاده از روش لاتیس بولتزمن بدون شبکه

در سال­های اخیر روش شبکه بولتزمن به عنوان یک روش دینامیک سیالات محاسباتی جایگزین و امیدبخش برای شبیه سازی جریان­های پیچیده درآمده است. روش شبکه بولتزمن استاندارد علیرغم موفقیت­آمیز بودنش در بسیاری از کاربردهای عملی به یکنواختی شبکه در فضای فیزیکی محدود می­شود. این مهمترین عیب روش شبکه بولتزمن استاندارد برای کاربرد در مسایل جریان با هندسه پیچیده است. در حال حاضر چندین روش برای حل مشکل روش شبکه ب...

متن کامل

کاربرد و مقایسه روش های بولتزمن شبکه ای مختلف با شبکه بندی غیریکنواخت در شبیه سازی جریان در داخل میکروحفره و میکروکانال

In this study, for the first time, a comparison of single-relaxation-time, multi-relaxation-time and entropic lattice Boltzmann methods on non-uniform meshes is performed and application of these methods for simulation of two-dimensional cavity flows, channel flows and channel flows with sudden expansion is studied in the slip and near transition regimes. In this work, Taylor series expansion a...

متن کامل

بررسی اثرات نسبت چگالی بر عملکرد مدل شبه‌پتانسیل در شبیه سازی جریان‌های چندفازی

در این پژوهش، قابلیت و عملکرد مدل توسعه‌یافته‌ شبه‌پتانسیل شان – چن برای شبیه‌سازی جریان‌های چندفازی در نسبت چگالی بالا مورد ارزیابی قرار گرفته است. این مدل در نرم افزار آزاد و متن‌باز پالابوس که جریان سیال را با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیه‌سازی می کند پیاده‌سازی شده است. برای این منظور چندین مساله رایج از جمله آزمون لاپلاس، جدایی فازها، به هم آمیختگی دو حباب، برخورد قطره با سطح جامد و مای...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مهندسی مکانیک

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023