Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen DavazdahEmami,Mohammad saeed Saeedi
محسن دوازده امامی (استاد راهنما) محمدسعید سعیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hadi Safayei
هادی صفائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Particle Tracking on Unstructured Grids
Diverse applications of two phase flows have attracted many researchers to the modeling and simulation of these flows. The goal of this research is to investigate and to simulate particle dynamics in an isothermal flow by means of the “Hybrid Eulerian-Lagrangian”. In multiphase flows, it is necessary to examine each phase individually, and to consider the inter-phase traort. Therefore, in the framework of the Eulerian-Lagrangian scheme, the continuous phase is studied from an Eulerian viewpoint, using Fluent software for its numerical simulations, whereas a Lagrangian viewpoint is used for simulation of disperse phase. The particle equations are complex and their analytical solutions are not possible for practical cases. Therefore, the Rk4 integration method is used to solve the particle equations. The most important part of the numerical simulation of the particle phase is the search algorithm for finding the computational element in which the particle is placed. In this research, in addition to complete surveying about these algorithms, two efficient algorithms, namely those of Blasco-Chorda and Haselbacher-Najjar where adopted due to their simplicity in coding and efficiency in computational time. For a comparison between these algorithms, two groups of problems are considered; the first group considers motion of particles in simple flow fields, for which analytical solutions of the Eulerian phase exist. The second group considers the dynamics of particles in complex flows, for which CFD solutions of the flow-fields are required. The first group includes the motion of particles exposed to gravity force, motion of particles in free and force vortex flows and motion of particles exposed to the Brownian force. The second group includes the motion of particles in a backward facing step, and motion of particles in separating cyclones. Results obtained show very good degree of accuracy and acceptable computational time for both algorithms. However, the Haselbacher-Najjar algorithm shows better performance in most cases. Keywords: Particle Tracking, Two Phase Flow, Unstructured Grids, Lagrangian Method.
کاربردهای گوناگون جریان‌های دوفازی در سیستم‌های صنعتی، بیولوژیکی و ... باعث شده است که این نوع جریانها کانون توجه بسیاری از محققین در زمینه‌های گوناگون قرار بگیرند. هدف از تحقیق حاضر مطالعه و شبیه‌‌سازی حرکت ذرات در یک جریان دوفازی ایزوترم با استفاده از روش هیبریدی اویلری-لاگرانژی می‌باشد. برای بررسی سیستم‌هایی که جریان در آنها ماهیت چند فازی دارد لازم است هر فاز بطور جداگانه بررسی شود. بدین منظور فاز سیال از دیدگاه اویلری بررسی شده و برای حل عددی معادلات حاکم بر سیال از نرم‌افزار فلوئنت استفاده شده است. همچنین برای شبیه‌سازی رفتار فاز ذرات از دیدگاه لاگرانژی بهره گرفته شده است بدین معنی که رفتار حرکتی ذرات با کمک نیروهای وارد بر آنها شبیه‌سازی شده‌اند. معادلات حاکم بر ذره، معادلات پیچیده‌ای بوده و غالبا حل تحلیلی آنها میسر نمی‌باشد بهمین دلیل از روش انتگرال‌گیری رانگ-کوتای مرتبه‌ی 4 برای حل عددی استفاده شده است. پس از انتگرال‌گیری از این معادلات و مشخص شدن مختصات جدید مکانی ذره، لازم است مشخص شود این مکان در چه المانی از سیال واقع شده است بدین منظور لازم است از الگوریتم‌هایی که برای این هدف طراحی شده‌اند استفاده کرد. در این تحقیق ضمن بررسی کامل این دسته از الگوریتم‌ها، از دو الگوریتم بلاسکو-کوردا و هاسل‌باچر-نجار بخاطر سادگی و قدرت ردیابی برای کد نویسی استفاده شده است. برای سنجش اعتبار الگوریتم‌ها، دو دسته مساله که یکی حرکت ذرات در میدان‌های جریان ساده و دیگری حرکت ذرات در جریان‌های پیچیده، شبیه‌سازی شده‌اند. در دسته‌ی اول حرکت ذرات در چهار نمونه‌ی مشخص که عبارتند از: حرکت ذرات تحت تاثیر نیروی جاذبه، حرکت ذرات در میدان‌ جریان‌های چرخشی آزاد و اجباری، وحرکت ذرات تحت تاثیر نیروی براونی ارزیابی شده‌اند. در دسته‌ی دوم حرکت ذرات در میدان‌های پیچیده بررسی شده و رفتار حرکتی آنها در دو نمونه‌ی مشخص که عبارتند از: حرکت ذرات در یک پله‌ی معکوس و حرکت ذرات در یک جداکننده‌ی سیکلونی مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای بررسی صحت مدل‌سازی مسائل، نتایج حاصل از تحقیق در هر دو بخش با نمونه‌هایی که حل تحلیلی و عددی برای آنها وجود دارد و همچنین با نمونه‌های تجربی مقایسه شده‌اند و در نهایت نشان داده شد که نتایج حاصله با نتایج حاصل از کار دیگران ویا حل‌های تحلیلی مطابقت خوبی دارد. کلمات کلیدی : ردیابی ذرات، جریان‌ دو فازی، شبکه‌های بدون سازمان، روش لاگرانژی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی