عنوان پایان‌نامه
مطالعه عددی ناپایداریریله - تیلور سیالات غیر نیوتنی ازدیاد برداشت
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2666;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62971
- تاریخ دفاع
- ۲۵ تیر ۱۳۹۳
- دانشجو
- پریسا سرمدی
- استاد راهنما
- کیوان صادقی
- چکیده
- ناپایداری ریلی-تیلور زمانی رخ می دهد که سیال سبک تر در زیر ستونی از سیال سنگین قرار گرفته باشد. آن گاه ناپایداری خود را به صورت نفوذ هر دو سیال در یکدیگر به شکل حباب و دنباله ای از سیال نشان می دهد. از آنجایی که ناپایداری ریلی-تیلور در بسیاری از صنایع رخ می دهد، محققان بسیاری علاقمند به بررسی و تحلیل این ناپایداری هستند. یکی از سیالات پرکاربرد در صنعت، سیال غیرنیوتنی ویسکوپلاستیک است که این سیال دارای تنش تسلیم می باشد. برای شبیه سازی این سیال، از نظر رفتارشناسی مدل های مختلفی ارائه شده است، که شامل سیال بینگهام، هرشل بالکلی، کیسون و ویسکوپلاستیک پاپاناستازیو می شود. هدف از انجام این پژوهش، تحلیل غیرخطی ناپایداری ریلی-تیلور سیالات ویسکوپلاستیک است. مطالعات کوشی توسط "روش حجم محدود" حل می شوند و به منظور مشاهده تغییرات مرز مشترک دو سیال در طول زمان از روش دقیق "حجم سیال" بهره می بریم. در طی پژوهش، سیالات نیوتنی، بینگهام و هرشل-بالکلی مورد مطالعه قرار می گیرند تا تاثیر پارامترهایی همچون، نسبت چگالی و ویسکوزیته دو سیال، تنش تسلیم، کشش سطحی، شکل اغتشاش اولیه و توان سیال بررسی شود. بر اساس نتایج حاصل از مطالعه ی حاضر، مشاهده می شود که تنش تسلیم و کشش سطحی نقش پایدارکنندگی دارند. همچنین، برای طول موج های کوچک اغتشاش اولیه، اغتشاش به کندی رشد می کند و هر چه دامنه اغتشاش بزرگتر شود، رشد ناپایداری سریع تر می گردد. از طرفی، سیالات هرشل-بالکلی پایداری بیشتری را نسبت به سیالات بینگهام از خود نشان می دهند. پس می توان گفت که این مطالعه بدیع و تازه است، زیرا معادلات کامل کوشی حل خواهند شد، سیال ویسکوپلاستیک است و ناپایداری غیرخطی مطالعه خواهد شد.
- Abstract
- The numerical calculation and non-linear analysis of Rayleigh-Taylor instability of viscoplastic fluids is investigated in this study. Assuming that the viscoplastic fluid of interest obeys the Bingham and Herschel-Bulkley model, the two-dimensional, unsteady, compressible Cauchy equations of motion was solved numerically in order to find the velocity and pressure fields. An accurate volume-of-fluid (VOF) method was then invoked for capturing the time-evolution of the interface between the two immiscible fluids of different densities and yield stress but of the same viscosity. Based on the results obtained in the present work, it is concluded that a fluid’s yield stress and surface tension have stabilizing effect on the Rayleigh-Taylor instability. The stabilizing effect of yield stress is predicted to depend on the amplitude and wavelength of the initial perturbation. For sufficiently large yield stress of either fluid, it is possible that the initial perturbation might not grow at al depending on the amplitude and wavelength of the perturbation. The power of fluid has a stabilizing effect. In fact, shear-thining and shear-thickening fluids are more stable than fluids with power equal to one. Key words: Rayleigh-Taylor instability, Viscoplastic fluids, Non-linear analysis, Volume of fluid method
