عنوان پایان‌نامه
استفاده از پردازش موازی جهت بررسی سه بعدی تقطیر بخار مایع در تماس با یک سطح صاف سرد با استفاده از روش بولتزمن شبکه ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2837;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66264
- تاریخ دفاع
- ۱۶ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- حمید اسلامی
- استاد راهنما
- محمدحسن رحیمیان
- چکیده
- هدف اصلی از انجام این پایان نامه شبیه‌سازی فرآیند تقطیر بخار اشباع در تماس با یک سطح صاف سرد می‌باشد. روش عددی بکار رفته روش بولتزمن شبکه‌ای است. مدل‌سازی انجام شده در مختصات کارتزین سه‌بعدی می‌باشد و به منظور تسریع در فرآیند شبیه‌سازی و اجرای کد نوشته شده در نرم‌افزار فرترن از تکنیک پردازش موازی به روش OpenMP استفاده شده است. به منظور شبیه‌سازی جریان دوفازی در کار حاضر از مدل بولتزمن شبکه‌ای آقای لی و همکاران در سال 2009 استفاده شده است. همچنین جهت محاسبه میدان دما و به حساب آوردن اثرات تغییر فاز از مدل اسکالر منفعل و یک ترم چشمه مناسب که توسط صفری و همکاران در سال 2013 ارائه شد، استفاده شده است. مزیت استفاده از این روش نسبت به مدل‌های ارائه شده دیگر مدل‌سازی جریان دوفاز و پدیده تغییر فاز در نسبت‌های چگالی و ویسکوزیته گسترده‌تر می‌باشد. قبل از انجام مدل‌سازی تقطیر، کد نوشته شده از طریق سه آزمون لاپلاس، زاویه تماس قطره با سطح جامد و تبخیر یک قطره در وسط میدان صحت سنجی شده است و نتایج حاصله با تئوری‌ها و نتایج موجود مطابقت خوبی دارد. پس از مدل‌سازی، اثرات پارامترهای مختلف در قالب اعداد بی‌بعدی شامل عدد استفان، زاویه تماس، عدد بوند، عدد پرانتل، عدد ارشمیدس و نسبت چگالی بر پدیده چگالش بررسی می‌شود. تغییر هر یک از اعداد مذکور تاثیر مستقیمی بر روی نرخ چگالش دارد. نتایج در قالب چند کانتور و نمودار ارائه شده‌اند.
- Abstract
- The main stream of present work is simulation of condensation of saturated vapor along a cool surface using Lattice-Boltzmann method. Modeling of this problem is done in a 3D Cartesian domain. A set of code is written in FORTRAN90 software and also OpenMP parallel processing technique is used in order to accelerate processing and simulation of this phenomenon. Lee et al. LBM model (2009) is used in order to simulation of two-phase flow in present work. Also, passive scaler approach and a proper phase change source term are used in order to calculate temperature field in the domain and take into account of phase change effects. This scheme is proposed by Safari et al. in 2013. The main advantages of this approach in comparison to other previous methods are wide range of density and viscosity ratio. Before performing the simulation, the program written in FORTRAN90 software had been validated through three examinations; Laplace law, contact angle between liquid droplet and solid surface and evaporation of a saturated droplet settled in center of the domain. Results were in good agreement with theories and other proposed materials. After simulation, the effect of different parameters is evaluated on condensation process by using some non-dimensional numbers including, contact angle, Bond number, Prandtl number, Archimedes number and density ratio. Variation of each of mentioned numbers has direct effect on condensation rate. Results are proposed in form of several contours and diagrams.
