عنوان پایان‌نامه
حرکت و تغییر شکل یک حباب در داخل جریان سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1536;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40945;کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1536;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40945
- تاریخ دفاع
- ۰۳ اسفند ۱۳۸۷
- دانشجو
- مهدی مهرافزون
- استاد راهنما
- محمدحسن رحیمیان
- چکیده
- پایان نامه حاضر به مطالعه جریان های دو سیال امتزاج ناپذیر ویسکوز که به وسیله یک مرز مشترک متحرک از هم جدا می شوند اختصاص دارد. هدف از کار حاضر، به کار بردن یک استراتژی منسجم برای شبیه سازی عددی تمام انواع جریان های دارای دو سیال می باشد؛ در حالی که امکان تغییرات در توپولوژی مرز مشترک (مانند ادغام و فروپاشی) و استفاده از بازه بزرگی از پارامترهای فیزیکی واقعی وجود داشته باشد. روش محاسباتی ارایه شده بر پایه سه جزء استوار است: روش حجم محدود برای گسسته سازی فضایی و به طور مشخص روش سیمپل برای حل معادلات جریان؛ پیش روی مرز مشترک توسط معادله جابه جایی سطح تراز و سرانجام بازآغازی سطح تراز. روش شکار مرز مشترک که در سطح تراز مورد استفاده قرار گرفته است، به آسانی اجازه دنبال کردن تغییر شکل در مرز مشترک را به ما می دهد؛ حتی پس از لحظه تغییر در توپولوژی مرز مشترک. بردار نرمال و انحنای مرز مشترک به آسانی در تمام دامنه قابل محاسبه بوده و امکان حل معادلات ناویر استوکس را به صورت پیوسته در تمام دامنه به ما می دهد. مساله بسیار مهم این است که قادر خواهیم بود نیروی کشش سطحی را که بر روی مرز مشترک متمرکز است، مدل نماییم. با استفاده از اعمال مرز مشترک ضخیم می توانیم بر مشکلات عددی که بر اثر جهش در خواص سیال ها در گذر از مرز مشترک به وجود می آید غلبه کنیم. مساله با اهمیت دیگر این است که از یک روش بازآغازی مقید برای حفظ شکل زیبای تابع سطح تراز استفاده کردیم، به گونه ای که تا حد بسیاری بر بزرگ ترین مشکل روش سطح تراز یعنی عدم بقای جرم غلبه خواهیم کرد. لازم به ذکر است که این روش به آسانی قابل تعمیم به سه بعد می باشد. در پایان نیز کارایی روش محاسباتی پیشنهاد شده درتست های گوناگون و مساله های مرسوم مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
- Abstract
- The present thesis is devoted to the study on unsteady flows of two immiscible viscous fluids separated by free moving interface. The goal of the present work is to elaborate a unified strategy for numerical simulation of all kinds of two-fluid interfacial flows, having in mind possible interface topology changes (like merger or break-up) and realistically wide ranges for physical parameters of the problem. The presented computational approach essentially relies on three basic components: finite volume method for spatial approximation, and specifically SIMPLE method for solving flow equations; Propagation of the interface by level-set method; and finally reinitialization of the level set function solved by an upwind finite difference approach. The interface capturing method employed as level set approach, allows handling the deformation of interface, even after topology change. The normal vector and curvature of interface are computed in the whole domain easily, which would allow us to handle Navier-Stokes equations contiously over the entire domain. One significant issue is the method enables us to model the interface-concentrated¬ surface tension force. The use of thick interface enables us to alleviate the numerical difficulties caused by jump in fluid properties across the interface. Another important issue is we have used a constraint reinitialization method to preserve the nice shape of level set function meanwhile the most crucial problem of level set method namely loss of mass is considerably reduced. It is worth to mention that this method can be extended to three dimentions easily. Finally, efficiency of the proposed computational method will be examined in various tests and traditional test cases.
