عنوان پایان‌نامه
بررسی برخورد قطره با سطح متخلخل همراهد با انتقال حرارت با استفاده از روش بولتز من شبکه ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2175;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54649
- تاریخ دفاع
- ۱۹ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- محمد تقیلو
- استاد راهنما
- محمدحسن رحیمیان
- چکیده
- شبیهسازی و بررسی برخورد قطره با محیط متخلخل هدف اصلی پروژه حاضر میباشد. برای رسیدن به این هدف روش بولتزمن شبکهای مورد استفاده قرار گرفته است. در گام نخست جریان تک فاز در محیط متخلخل مدلسازی و نفوذپذیری سیستم در تخلخلهای مختلف محاسبه و با نتایج موجود در تحقیقات پیشین مقایسه گردید. در گام بعدی جریان دو فاز حاوی قطره و محیط پیرامونی با دو روش "شان و چن" و " لی" شبیهسازی شده است. مدل شان و چن علی رغم سادگی اجرا به ویژه در هندسههای پیچیده، به علت محدودیت آن در نسبت چگالی و لزجت پایین، از نقطه نظر کاربردی دارای ضعف عمده میباشد. استفاده از روش لی (2009) این امکان را فراهم میکند تا مدل ایجاد شده در محدوده وسیعتری از شرایط واقعی قابل اجرا باشد. پارامترهایی که در مسئله برخورد قطره با سطح متخلخل دارای اهمیت هستند به دو گروه تقسیمبندی میگردند. گروه اول پارامترهایی هستند که به خود جریان بستگی دارند از قبیل: عدد رینولدز، عدد وبر و عدد فرود. گروه دوم پارامترهایی که به خواص هندسی محیط متخلخل ارتباط دارند که شامل عدد دارسی، تخلخل، نسبت هندسی و زاویه تماس میباشند. در این پروژه تأثیر پارامترهای وابسته به جریان بر رفتار قطره مورد ارزیابی قرار میگیرد. در انتهای این پایان نامه، انتقال حرارت دوفازی نیز مورد مطالعه قرار گرفته که بدین منظور از مدل اسکالر منفرد استفاده شده است. در ابتدا مسئله شناخته شده جابجایی بنارد شبیهسازی شده و مقدار ناسلت متوسط در کل میدان محاسبه گردیده است. مقایسه نتایج حاصل با نتایج موجود در تحقیقات پیشین صحت مدل اسکالر منفرد را تأیید میکند. در نهایت نیز با ادغام مدل لی با مدل اسکالر منفرد، انتقال حرارت دوفازی شبیهسازی شده است.
- Abstract
- The main aim of current work is directed to simulation of impact of two dimensional droplet with porous media. To achieve this purpose lattice Boltzmann method has been used. First, single-phase flow in porous media was modeled and permeability of the system was calculated in different porosities and results were compared with previous researches. In the next step, two-phase flow containing drop and environment is simulated using both "Shan and Chen" and "Lee" methods. Despite the simplicity of Shan and Chen model and especially in complex geometries, it has a major weakness in practical cases due to its limitations of low density and viscosity ratios. Method of Lee (2009) makes it possible to create a model to be applicable in a wider range of realistic conditions. Important parameters which appear in the problem of droplet impact with porous media, can be divided into two groups: The first group is related to flow characteristics such as Reynolds number, Weber number, and Froude number. The second group of parameters that is related to the geometrical properties of the porous medium such as Darcy number, porosity, and contact angle. In this project, the effect of flow characteristics in flow behavior is investigated. At the end of this thesis, two phase-heat transfer has been studied by single scalar model. First Rayleigh-Bénard convection problem is simulated as a well known problem and mean Nusselt Number is calculated in the whole computational field. Comparison the results with the results of previous research confirms the validity of a single scalar model. Finally by merging the Lee model with a single scalar model, the two phase-heat transfer is simulated.
