عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی عددی حرکت صعودی یک حباب گازی در سیالات تیکسوترپ
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2167;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54175
- تاریخ دفاع
- ۰۸ مهر ۱۳۹۱
- دانشجو
- احسان جمشیدی
- استاد راهنما
- کیوان صادقی, امیر نجات
- چکیده
- در پایان نامه حاضر روشهای سطح تراز برای حل مسئله دوبعدی حباب صعودی غیرکروی در سیال غیر نیوتنی تیکسوتروپیک و با فرض غیرتراکم پذیر بودن ارائه شده است. نوآوری پروژه حاضر در به کار گیری این روش در سیالات غیرنیوتنی میباشد. بدین منظور حرکت بالارونده حباب غیر کروی در سیال تیکسوتروپیک شبیه سازی شده است. روش حل بدین صورت میباشد که همانند شبیه سازی جریان دوفاز در سیال نیوتنی با روشهای سطح تراز، مرز مشترک دو سیال به عنوان سطح صفر از یک تابع هموارتعریف میشود و این تابع، فاصله علامتدار از مرز مشترک تعریف میشود. سپس توابعی که دارای گرادیان شدید در مرز هستند یا عامل واگرا شدن حل معادلات نویر استوکس میباشند، در مسائل نیوتنی غالبا چگالی، با تعاریفی تبدیل به توابعی هموار میشوند. در سیال تیکسوتروپیک با توجه به مدل انتخاب شده که مدل مور میباشد، هم در زمان اختصاص مقادیر اولیه و هم در طول حل نیاز به هموار سازی مقادیر ویسکوزیته وجود دارد. بدین منظور از تعریفی مشابه با تعریف انجام گرفته برای هموار سازی چگالی استفاده خواهد شد. با به کارگیری روشهای سطح تراز نیازی به تعقیب و بازنشانی سطح مشترک نمیباشد همچنین شبیه سازی تغییرات بسیار زیاد در شکل حباب حتی در نسبت چگالی و ویسکوزیته بزرگ نیز میسر میباشد. نکته قابل توجه در این روش این است که حل معادلات نویر استوکس در کد حاضر از روش تصویر سازی با دقت مرتبه دو و روش پابادسو مرتبه دوم برای حل معادلات مومنتوم و معادلات سطح تراز استفاده شده است. جهت صحت سنجی برنامه نوشته، برنامه برای سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی از نوع سیالات رقیق شونده با تنش اجرا میشود. پس از آن رفتار سیال تیکسوتروپیک با مقادیر مختلفی از پارامترهای مدل مور، مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
- Abstract
- To investigate the motion of a bubble rising a Thixotropic fluid, we developed a level set method. It allows us to include large density and viscosity ratios. In order to represent the thixotropy behavior we are going to rely on the Moor's inelastic fluid model as the constitutive equation of the liquid surrounding the bubble. Code verification has been done with experimental results in both newtonian and non-Newtonian fluids which shows good agreement between numerical and experimental results. With regard to spherical bubble collapse, the model captures the behavior seen in other studies, including the damped oscillation of the bubble radius with time and the existence of an elastic-limit solution. The model is extended in order to investigate bubble dynamics near a rigid wall. It is found that viscoelastic effects can prevent jet formation, produce cusped bubble shapes, and generally prevent the catastrophic collapse that is seen in the inviscid cases.
