در این پروژه، جریان دوفازی حباب هوا در آب در یک زانویی ۹۰ درجه به‌صورت عددی با استفاده از ANSYS Fluent شبیه‌سازی شده است. هندسه سه‌بعدی در SpaceClaim طراحی و سپس در ANSYS Meshing با توجه به گرادیان‌های شدید سرعت و تغییر مسیر جریان، شبکه‌بندی دقیق انجام شده است. مدل آشفتگی k–ε برای پیش‌بینی رفتار آشفته و توزیع انرژی جنبشی استفاده شد و مدل دوفازی Mixture نیز برای لحاظ لغزش بین فازها و دنبال‌کردن حرکت واقعی حباب‌ها به‌کار گرفته شد. شرایط مرزی شامل ورودی سرعت برای هوا و آب، خروجی فشار مرجع و دیواره‌های بدون لغزش تعریف گردید و حلگر به‌صورت Transient تنظیم شد تا جابه‌جایی، چرخش، ادغام و تغییر شکل حباب‌ها در طول زمان ثبت شود.

معادلات حاکم

در شبیه‌سازی جریان دوفازی، مجموعه‌ای از معادلات پایه شامل معادله تداوم، مومنتوم و مدل‌های کمکی آشفتگی و انتقال فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. معادله تداوم نقش اساسی در تضمین پایستگی جرم برای مخلوط دوفازی دارد و تغییرات چگالی مؤثر را بر اساس سهم هر فاز مشخص می‌کند. در مدل Mixture، این معادله همچنین شامل ترم‌هایی است که حضور لغزش میان فاز هوا و آب را توصیف می‌کنند و امکان نمایش دقیق حرکت نسبی حباب‌ها را فراهم می‌آورند. معادلات مومنتوم نیز وظیفه برقراری پایستگی تکانه را بر عهده دارند و اثرات نیروهای حجمی، گرانش، درگ بین فازها، نیروی شناوری ناشی از اختلاف چگالی و نیروهای برهم‌کنش فازی را مدل می‌کنند. در این معادلات، چگونگی تغییر سرعت مخلوط و هر فاز در اثر جریان در مسیر خمیده زانویی و افزایش یا کاهش فشار، لحاظ شده است.

به دلیل ناپایداری و ماهیت آشفته جریان، مدل توربولانسی k–ε برای بستن معادلات و پیش‌بینی میزان انرژی جنبشی آشفتگی و نرخ اتلاف آن استفاده می‌شود. این مدل امکان توصیف رفتار گردابه‌ها، افزایش شدت آشفتگی در انحنای زانویی، و تأثیر آن بر حرکت و تکامل حباب‌ها را فراهم می‌کند. در ناحیه زانویی، تقویت نیروهای اینرسی و تغییر ناگهانی جهت جریان باعث ایجاد گرادیان‌های شدید فشار و سرعت می‌شود که مدل k–ε قادر به بازتولید آن است. علاوه‌بر این، معادلات مربوط به کسرف حجمی فازها در مدل Mixture وظیفه تعیین مرز میان آب و هوا را دارند و با حل ناپایدار، امکان نمایش دقیق مسیرهای پیچیده و گذرای حباب‌ها، ادغام، حرکت مارپیچی و تغییر شکل آنها فراهم می‌شود.

ترکیب این معادلات، مجموعه کاملی از رفتارهای فیزیکی سیستم دوفازی شامل شناوری، لغزش، تغییر فشار، چرخش جریان، اثر نیروهای برشی دیواره، پدیده‌های ناپایدار و گذرا را بازسازی کرده و پاسخ دقیقی از الگوی جریان در زانویی ارائه می‌دهد

برچسب‌ها

جریان دوفازی، Mixture، حباب هوا، k–ε، زانویی ۹۰ درجه، ANSYS Fluent، آشفتگی، شبیه‌سازی عددی، لغزش فازها، جریان ناپایدار، CFD، فشار، میدان سرعت، شبکه‌بندی، SpaceClaim، Meshing، رفتار گذرا، ادغام حباب‌ها، چرخش جریان، انحنا، هندسه سه‌بعدی، مومنتوم، تداوم، گرانش، شناوری، نیروهای فازی، مرز بدون لغزش

پر بازدیدترین مطالب

محبوبترین مطالب

پربحثترین مطالب

معادلات حاکم

برچسبها :

آخرین مطالب

طبقه بندی موضوعی

بایگانی

درباره

پیوندها

کلمات کلیدی