Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Reza Pishevar,Seyed saeed Mortazavi
احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور) سیدسعید مرتضوی راوری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Amin Saeidy Pour
محمد امین سعیدی پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Three-dimensional numerical simulation of the deformation of a drop and a pair of drops, under uniform electric field with unsteady charge-conservative approach using front-tracking method
: Electrohydrodynamics (EHD), as a phenomenon which covers the wide range of electric and hydrodynamic couples, has variety applications. Hence, the field has been concentrated on by various scholars. In this thesis, numerical analysis of the effect of surface-charge convection or the effect of a neglected non-dimensional electric number, electric Reynolds number, has been studied. The electric field is created by imposing an electric potential difference across the channel walls while the computational domains are considered a square and a cube for two- and three-dimensional analysis respectively. The leaky dielectric model developed by Taylor is used to compute the electric force with inclusion of the effects of charge displacement due to fluid convection. This force is directly added to the Navier-Stokes equations as a body force. This force can deform the drop in the direction of the electric field (prolate) or perpendicular to the direction of the electric field (oblate). Also, if a drop is not introduced in the middle of the computational domain, an interaction with surrounding walls is expected. Both previous incidents have been covered in this work. Regarding the achievements of this research and their sensitivity, whole results of this research have been compared with other results from the literature and after a thorough investigation, no deviation is found; therefore, whole results are considered as the validation for the conclusions made in this thesis. It has been concluded that if the effects of charge convection are included in simulations, electric Reynolds number plays a significant role in determining the behaviour and terminal deformation of a drop. Thereafter, it has been proved that the famous deformation equation introduced by Taylor derived from his discrimination function which calculates the terminal mode and deformation of a drop is only valid when convection of charges is not included in mathematical model. It must be noted that although it has been stated that the results obtained during this research all act as the validation process, the results themselves are totally unique and consequently, they have thoroughly been analysed. Keywords: Electrohydrodynamics, multiphase flow, Finite difference/front-tracking method, Oblate/prolate drops, drop behaviour, wall interaction
: علم الکتروهیدرودینامیک (EHD)، به عنوان پدیده ای که حلقه ی اتصال پدیده های الکتریکی و هیدرودینامیکی است، دارای کاربرد های متنوع و فراوانی است. به همین دلیل، این حوزه توسط دانشمندان مطرحی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، تحلیل عددی تاثیر جابه جایی بار سطحی، یا تاثیر عدد بی بعد رینولدز الکتریکی، مورد بررسی قرار گرفته است. میدان الکتریکی در کار حاضر با اعمال یک اختلاف پتانسیل به دیواره های کانال در نظر گرفته شده است در حالی که دامنه های محاسباتی به ترتیب یک مربع و یک مکعب برای تحلیل های دو و سه بعدی فرض شده اند. مدل نشت عایق تیلور به جهت محاسبه ی نیروی الکتریکی با احتساب اثرات جابه جایی بار بر اثر شار میدان سیال مورد استفاده قرار گرفته است. این نیرو به صورت یک نیروی حجمی به معادلات ناویر-استوکس اضافه می شود. تاثیر این نیرو به جهت تغییر شکل می تواند کشیدگی در راستای میدان یا عمود بر آن باشد و همچنین اگر مرکز قطره در مرکز میدان محاسباتی قرار نداشته باشد، قطره شروع به تعامل با دیواره خواهد کرد. هر دوی اتفاقات مذکور در این پژوهش مورد بررسی واقع شده اند.با توجه به دستاوردهای این پژوهش و حساسیت آن ها، تمامی نتایج این پژوهش با نتایج سایر پژوهش های مرتبط مقایسه شده و نتیجه آن بود که هیچ انحرافی از رفتار های قابل پیش بینی مشاهده نشد. بدین جهت، تمامی نتایج اخذ شده خود به عنوان رویه ی اعتبار سنجی پژوهش حاضر تلقی شده و بر این اساس نتیجه گیری ها انجام شده است. نتایج حاکی از آن است که اگر تاثیرات جابه جایی بار سطحی در مدلسازی ها لحاظ شود، در آن صورت، عدد رینولدز الکتریکی نقش مهمی را در تعیین رفتار، نوع و میزان تغییر شکل قطره ایفا خواهد کرد. سپس، ثابت شده است که رابطه ی معروف تغییر شکل تیلور، که از تابع جدا ساز معروف وی استخراج شده است و نوع و میزان تغییر شکل نهایی قطره را محاسبه می کند، تنها زمانی معتبر است که تاثیرات جابه جایی بار سطحی در مدلسازی ها لحاظ نشود. همچنین شایان ذکر است که اگر چه اشاره شد که نتایج پژوهش حاضر به جهت صحت سنجی نتیجه گیری اصلی مورد استفاده قرار گرفته اند ولی نتایج، به ذات، دارای اهمیت فراوانی بوده و در منابع قبلی سابقه ندارند؛ به همین علت، نتایج به دست آمده نیز به صورت جامع مورد ارزیابی قرار گرفته اند. کلمات کلیدی: الکتروهیدرودینامیک، جریان چند فازی، اختلاف محدود/ روش تعقیب جبهه، تغییر شکل ابلیت/ پرولیت، رفتار قطره، تعامل با دیواره

ارتقاء امنیت وب با وف بومی