Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed saeed Mortazavi,Mohsen Saghafian,Ahmad Reza Pishevar,Ahmad Saboonchi
سیدسعید مرتضوی راوری (استاد راهنما) محسن ثقفیان (استاد مشاور) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور) احمد صابونچی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amireh Nourbakhsh
امیره نوربخش

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1382

TITLE

Numerical Simulation of a Concentrated Suspension in Poiseuille Flow at Finite Reynolds Numbers
A finite difference / front tracking method is used to study the motion of three-dimensional deformable drops suspended in plane Poiseuille flow at non-zero Reynolds numbers. A parallel version of the code was used to study the behavior of suspension. The viscosity and density of drops are assumed to be equal to that of the suspending medium. The effect of Capillary number, the Reynolds number and volume fraction are studied in detail. It is found that drops with small deformation behave like rigid particles and migrate to an equilibrium position about half way between the wall and the centerline (the Segre-Silberberg effect). However, for highly deformable drops there is a tendency for drops to migrate to the middle of the channel, and the maximum concentration occurs at the centerline. The concentration profile obtained across the channel is in agreement with that measured by Kowalewski exprimentally for viscosity ratios less than or equal to one. The effective viscosity of suspension decreases with Capillary number in agreement with the creeping flow limit. Also the effective viscosity increases with the Reynolds number of the flow. Key Words: uspensions, Poiseuille flow, front tracking method, Effective viscosity
حرکت قطرات غوطه ور در داخل کانال ها و لوله ها، کاربردهای عملی زیادی دارد و در بازه وسیعی از فعالیت های صنعتی دیده می شود. در این رساله، مطالعه سه بعدی سوسپانسیون قطرات در جریان پواسل در یک کانال پریودیک و در اعداد رینولدز محدود انجام شده است. حل کامل معادلات ناویر استوکس که در بر گیرنده کشش سطحی است با استفاده از روش اختلاف محدود/ردیابی قطرات صورت گرفته است. این روش بر مبنای نوشتن یک دسته معادله بقا برای کل دامنه حل است. به گونه ای که هر دو فاز به صورت یک سیال با خواص مادی متغیر رفتار می کند. روش توصیف شده و بکار رفته در این پایان نامه، ترکیبی از تکنیک های تسخیر و ردیابی قطره است. یک شبکه ساکن منظم برای جریان سیال استفاده می شود اما سطح مشترک با استفاده از یک شبکه مجزا با بعد پایین تر ردیابی می شود. به منظور تحلیل رفتار سوسپانسیون در اعداد رینولدز محدود، جملات جابجایی به معادلات ناویر استوکس افزوده شده است. اگر نسبت چگالی قطره به سیال بیرونی برابر یک باشد، از یک کد FISHPACK که حل کننده سریع پواسون است برای حل معادله فشار استفاده شده، در حالی که اگر نسبت چگالی مخالف یک باشد، از یک کد چند شبکه ای MUDPACK استفاده شده است. مهاجرت عرضی یک قطره و حرکت سوسپانسیون متشکل از تعداد زیاد قطرات در جریان پواسل به صورت سه بعدی مورد مطالعه قرار گرفته و تأثیر پارامترهای بدون بعد نظیر عدد رینولدز، عدد کاپیلاری، نسبت چسبندگی، نسبت چگالی و کسر حجمی بررسی شده است. برای شبیه سازی سوسپانسیون متشکل از تعداد زیاد قطرات، از نسخه پردازش موازی کد استفاده شده است. شبیه سازی یک قطره در غیاب نیروی جاذبه در اعداد رینولدز محدود نشان داد که قطره شکل پذیر، در هر موقعیت اولیه ای که قرار داشته باشد به یک موقعیت تعادل بین مرکز و دیواره مهاجرت می کند ( اثر سگر سیبربرگ)، اما قطره با نیروی جاذبه، الگوی جریان پیچیده تری دارد که وابسته به اندازه نیروی شناوری است. شبیه سازی سوسپانسیون تعداد زیاد قطرات نشان داد که برای قطرات با شکل پذیری زیاد (عدد کاپیلاری زیاد)، یک مقدار ماکزیمم برای توزیع چگالی در مرکز کانال بدست می آید در حالیکه قطرات تقریباً کروی (عدد کاپیلاری کم)، به سمت موقعیت تعادلی بین مرکز و دیواره کانال حرکت می کنند. چسبندگی مؤثر سوسپانسیون با افزایش عدد کاپیلاری کاهش، و با افزایش عدد رینولدز افزایش پیدا می کند. انرژی اغتشاشی جریان در عرض کانال (دمای سوسپانسیون) برای شرایط مختلف محاسبه و مشاهده شد که این انرژی، در مرکز کانال جایی که نرخ برش کم و برخورد قطرات ضعیف است، مینیمم است. هنگامی که از مرکز کانال دور می شویم، انرژی اغتشاشی افزایش می یابد و نزدیک دیواره ها ماکزیمم می شود. کلمات کلیدی : جریان دو فازی، اختلاف محدود، ردیابی قطرات، جریان پواسل، عدد کاپیلاری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی