پديد آورنده :
رضي زاده، مقداد
عنوان :
بررسي فرآيند يكي شدن و جدايش قطرات به روش پيشروي جبهه
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك
صفحه شمار :
سيزده، 101ص.: مصور
استاد راهنما :
سعيد مرتضوي
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور
توصيفگر ها :
جريان سيال چندفازي , سطح جدايي , الگوريتم تغيير هندسه
تاريخ نمايه سازي :
94/11/18
استاد داور :
احمد سوهانكار، مهدي نيلي
چكيده فارسي :
چكيده مطالعات جريان سياالت چندفازي از اهميت بسزايي در فن اوري برخوردارنهد بههموازات روشههاي حهل تحليلهي و تجربهي ايهن مسهائل جستجو براي روشهاي عددي كارآمدي كه توانايي شبيهسازي درست اين فرآيندها را داشته باشند با جديت ادامه دارد روش پيشروي جبهه يكي از مهمترين روشهاي حل عددي مستقيم جريان چندفازي است كه داراي مزيت دقت باالتر و عدم تحميل پخش عهددي بهه مسئله است از نكات ضعف اين روش ميتوان به افزايش پيچيدگي به علت اضافه شدن يهك شهبكه محاسهباتي جديهد و دشهوار بهودن فرآيند تغيير در هندسهي سطوح جدايي در هنگام فرآيند جدايش و برخورد اشارهنمود در تحقيهق حاضهر يهك الگهوريتم جديهد بهراي انجام فرآيند تغيير در هندسه سطح جدايي معرفي و با بررسي مثالهايي از جريان چندفازي قدرت و توانايي اين روش بررسهي مهيشهود الگوريتم معرفيشده داراي توانايي كنترل فرآيند يكي شدن و جدايش به كمك اعمال يك فاصلهي نزديكهي اسهت كهه ميتوانهد زمهان اعمال تغيير در سطوح جدايي متفاوت را تعيين كند عالوه بر اين در الگوريتم معرفي شده ساختار منطقي المانها كه عامل اصلي مزيت روش پيشروي جبهه بر ساير روشهاي مطرح هستند حفظ شده و نياز به بازسازي آنان از روي مقادير شبكه اصلي وجود ندارد همچنهين در اين روش تغييرات در هر مرحله بر تمام المانهاي سطوح جدايي موجود در ناحيهي حل اعمال ميگردد براي بررسهي توانهايي روش پيشروي جبهه به همراه الگوريتم تغيير در هندسهي سطح جدايي معرفي شده دو مسئلهي فيزيكي بررسي شدهاند در ابتهدا تغييهر شهكل و شكست يك قطره در جريان برشي بررسي گرديدهاست در اين حالت يك قطره در جريهان برشهي سهاده بهين دو ديهوار مهوازي كهه در خالف جهت يكديگر حركت ميكنند قرارگرفته و نتايج روش تا پيش از جدايش با مقايسه نتايج تغيير شكل و زاويه دائم قطره با نتهايج ساير مراجع اعتبارسنجي شدهاست سپس جدايش قطره در جريان برشي در رژيهم جريهان خزشهي و فرآينهدهاي مهؤثر در ايهن پديهده بررسي گرديده و به لحاظ كيفي انطباق خوبي با ساير مراجع مشاهده شدهاست عالوه بر آن عدد مهويينگي بحرانهي و تهثثير پارامترههاي متفاوت بر آن مورد مطالعه قرارگرفتهاست تثثير پارامتر فاصله نزديكي نيز كه بهعنوان يك پهارامتر كنترلهي در الگهوريتم تغييهر هندسههي سطح جدايي به مسئله اضافه شدهاست بررسي و قدرت روش در مشاهده قطرات جهانبي ريهز توليدشهده در اعهداد مهويينگي فرابحرانهي ارزيابي شدهاست مسئله فيزيكي مهم ديگري كه براي اثبات توانهايي الگهوريتم معرفهي شهده در تحقيهق حاضهر در يكهي كهردن سهطوح جدايي فازهاي متفاوت بررسي شدهاست مسئلهي برخورد دو قطره است در اين حالت دو قطره با يك نيهروي حجمهي كهه بها نزديهك شدن قطرات به تدريج كاهش مييابد به يكديگر نزديك شده و برخورد ميكنند نتيجهي اين برخورد ميتواند يكيشدن دائم آنان و يا جدايش مجدد در اثر فرآيندهاي پس از برخورد باشد نتايج شبيهسازيها نشاندهندهي توانايي خوب الگوريتم تغيير در هندسهي سهطح جدايي معرفيشده در شبيهسازي تمامي رژيمهاي برخورد قطرات شامل يكي شدن جدايش انعكاسي و جدايش كششي است در پايهان با انجام شبيهسازيهاي متعدد مرز بين رژيمهاي گوناگون برخورد در يك حالت خاص تعيين گرديدهاست كه ميتوانهد بيهانگر توانهايي روش تحقيق حاضر براي تعيين مرز اين رژيمها در حاالت با نسبت چگالي و چسبندگي نزديك به شرايط واقعي باشد كلمات كليدي جريان سيال چندفازي روش پيشروي جبهه سطح جدايي يكي شدن جدايش قطهرات الگهوريتم تغيير هندسه
چكيده انگليسي :
102 A Numerical Study of Coalescence and Breakup of Droplets Using a Front Tracking Method Meghdad Razizadeh m razizadeh@me iut ac ir Date of Submission 2016 01 16 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Saeed Mortazavi saeedm@cc iut ac irAbstract Multiphase and Interfacial flows have many applications in science and industries In these flows thereare generally a free surface between different phases where there is surface tension that is physicallyimportant and it is critical to find its value prescicely Therefore the main problem in these flows is to findthe exact location of the interface between different phases and calculate the surface tension In the field ofdirect numerical simulation Front Tracking method uses a lagrangian grid which moves with the interfaceand the marker function is reconstructed by the location of the moving grid or front By using this approachthe numerical diffusion is removed and the location of each phase can be found with more precision However there are some drawbacks for this method which mainly refer to the complexities in using aseparate computational grid for the interface and changing the topology of the front in case of coalescenceand breakup In this research a new topology changing alghorithm is developed and used to simulate twophysical examples in breakup of droplets in shear flow and droplets collision There are three mainadvantages for this new alghorthm Firstly it changes the toplogy of the fronts globally which means doingall the operations at each step on all the elements of the all interfaces Secondly it can control the exacttime of the breakup and coalescene by using a distance parameter as a criteria for starting the operations Finally it can handle both thin films that rupture or thin threads that snap Deformation phenomenon anddrops breakup in shear flow were studied using Front Tracking method At first drop deformation in shearflow was studied in Stokes regime and was compared with experimental and numerical data Break upsimulation was first carried out in Stokes regime To validate the method performance and topologychanging algorithm results were compared with other numerical methods The effect of the closenessparameter is analysed and it is seen that decreasing this parameter will delay the time of the topologychanging Moreover breakup of a droplet in supercritical conditions is investigated to examine the abilityof the method in simulating thin thread satellite and subsatellite droplets and capillary instabilities Tosimulate the coalescence phenomenon a body force is used to move the droplets and the force isdisappeared when droplets are close to each other Again it is seen that by decreasing the closenessparameter the exact time of coalescence is increased Moreover by simulating the collision with differentimpact parameters and weber numbers all regimes of coalescence have been predicted Comparing theresults with the experiments in the literature a good qualitative agreement was observed that shows theability of the method and the present topology changing algorithm in simulating droplets coalescence Tosum up the present method is able to simulate other multiphase flow problems that to some extent includecollision and breakup of drops Keywords Multiphase Flows Front Tracking Method Interface Coalescence Breakup Topologychanging alghorithm
استاد راهنما :
سعيد مرتضوي
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور
استاد داور :
احمد سوهانكار، مهدي نيلي
