نام پژوهشگر: فاطمه قدیری مدرس

شبیه سازی عددی فروپاشی قطرات مایع با تکیه بر تاثیر نیروی کشش سطحی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مهندسی مکانیک 1391
  فاطمه قدیری مدرس   ابراهیم شیرانی

در این پایان نامه مسئله فروپاشی قطره در دو رژیم جریان یکی با عدد رینولدز پایین و دیگری با عدد رینولدز بالا از روش شبیه سازی عددی مسئله، بررسی شده است. در گروه اول موارد مورد بررسی عبارتند از: قطره در حال سرش بر روی سطح شیبدار، قطره در حال کشش بین صفحه تخت و حفره و قطره تحت برش درگیر بین دو صفحه تخت. در گروه دوم موارد مورد بررسی عبارتند از: تغییر شکل قطره در جریان یکنواخت و فرض جریان آرام و بررسی اثر اعداد بدون بعد وبر، رینولدز، نسبت لزجت و نسبت چگالی بر میزان کشیدگی، جابجایی، شتاب و تغییرات نیروی درگ و تغییر شکل قطره در جریان یکنواخت و فرض جریان متلاطم و مقایسه با جریان آرام در مقادیر زمان فروپاشی، میزان کشیدگی در زمان فروپاشی و عدد وبر بحرانی. در مطالعه قطره در حال سرش اثر زاویه سطح شیبدار، زاویه تماس، زبری سطح و ضریب کشش سطحی بر میزان کشیدگی قطره، میزان سطح تر شده و سرعت سرش قطره مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج با نتایج مطالعات تجربی مقایسه شده و تطابق مناسبی میان نتایج تجربی و نتایج حاصل از مطالعه عددی در این پایان نامه وجود دارد. در مطالعه قطره محصور بین سطح تخت و یک حفره تحت کشش و قطره در حال برش محصور بین دو سطح تخت، که مدل سازی هائی از چاپ افست و موبایل با صفحه تماسی ضربه ای و تماس برشی هستند، شبیه سازی به صورت دوبعدی و روش ردیابی سطح روش واف انجام شده است. پارامترهای هندسی، شرائط سطح و پارامترهای عملکردی مورد مطالعه قرار گرفته و در هر مورد میزان انتقال قطره، شکل قطره و زمان فروپاشی قطره محاسبه و ارائه شده است. در ادامه یک قطره واقع در جریان یکنواخت مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطالعه پارامترهای مورد بررسی میزان کشیدگی قطره، سرعت قطره، تغییر موقعیت مرکز ثقل و ضریب درگ قطره می باشد. اعداد بدون بعد مورد بررسی وبر، رینولدز، نسبت لزجت و نسبت چگالی می باشد. رژیم های جریان آرام و متلاطم به صورت مجزا مورد توجه بوده است. مدل جدیدی برای عبارت کشش سطحی در معادلات متوسط گیری شده رینولدز پیش بینی شده و در کد عددی openfoam به عنوان یک تحلیلگر جدید و مجزا برای شبیه سازی جریان های متلاطم دارای سطح مشترک اضافه شده است. نتایج حاکی از صحت جهت گیری صورت گرفته در این پایان نامه نسبت به مدل سازی نیروی کشش در معادله مومنتوم می باشد و در سه مرحله با نتایج تجربی مقایسه شده است.