پديد آورنده :
اكبري، مصطفي
عنوان :
شبيه سازي عددي سه بعدي امولسيون قطرات در يك كانال تحت تاثير ميدان الكتريكي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك
صفحه شمار :
نوزده، 127ص.: مصور
استاد راهنما :
سعيد مرتضوي
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور
توصيفگر ها :
الكتروهيدروديناميك , قطرات آبليت / پروليت , عدد مويينگي الكتريكي , هدايت پذيري/ نفوذپذيري الكتريكي , جريان هاي القايي الكتروهيدروديناميكي , اثرات دي الكتروفورتيك
استاد داور :
محسن دوازده امامي، احمد سوهانكار
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/06/03
چكيده فارسي :
چكيده مطالعات عددي صورت گرفته درمورد الكتروهيدروديناميك در سالهاي اخير خصوصا براي جريانهاي چندفازي رشد چشمگيري پيدا كرده است اين پديده كه كاربردهاي گوناگوني در رشتههاي مختلف دارد با كوپطل كطردن هيطدروديناميك و الكترواسطتاتيك سطروكار دارد در اين تحقيق مطالعهي عددي رفتار امولسيون قطرات در يك كانال تحت تاثير همزمان نيروهاي الكتريكي و جريان پواسل مورد مطالعه قرار گرفته است ميدان الكتريكي با اعمال يك اختالف پتانسيل الكتريكي به ديوارهاي كانال مدل شده و سپس نيروي الكتريكطي ناشي از آن با استفاده از مدل نشت عايق تيلور محاسبه شده است اين نيرو كه مانند نيروهاي كشش سطحي يك نيروي حجمطي اسطت به صورت مستقيم به معادالت ناوير استوكس اضافه شده است اين نيرو كه ميتواند بسته به خصوصيات الكتريكي قطره و سيال پيرامطون آن تغيير شكل قطره را در جهت ميدان الكتريكي پروليت و يا عمود بطر آن آبليطت سطبب شطود جريانهطايي موسطوم بطه جريانهطاي القايي الكتروهيدروديناميكي در داخل و خارج قطره ايجاد ميكند ابتدا با شبيهسازي يك قطرهي معلق تنها در ميدان الكتريكي صطحت كاركرد روش عددي حاضر روش پيشروي جبهه حجم محدود كه براي اولين بار بهصورت كامال سهبعدي بطا اثطرات الكترواسطتاتيك اعمال شده هم از نظر اندازهي كمي تغيير شكل و هم از نظر نوع جريانهاي القايي با نتطايج تئطوري و تجربطي اعتبارسطنجي شطده اسطت بيشينه خطاي پنج درصد براي اندازهي كمي تغيير شكل در مقايسه با نتايج تجربي وجود دارد كه نشطان دهنطدهي صطحت كطاركرد روش عددي مورد استفاده است سپس عكس العمل قطرات با ديوارهاي كانال و نيز با يكديگر بررسي و اثر اعداد بدون بعد مطالعه شده است قطرات آبليت و پروليت نوع اول هميشه به ديوار ج ب شده ولي قطرات پروليت نوع دوم بسته به خصوصيات الكتريكي و فاصلهي اوليطه از ديوار ج ب و يا دفع ميشوند عكس العمل قطرات با يكديگر به موقعيت هندسي اوليهي قطرات نسبت به يكطديگر و نيطز نسطبت بطه ديوارهاي كانال بستگي دارد اگر قطرات نسبت به راستاي ميدان الكتريكي داراي زاويه باشند هميشه به سمت يكديگر حركت كرده و ج ب ميشوند اما اگر در راستاي ميدان الكتريكي از يكديگر فاصله داشته باشطند جط ب و يطا دفطع شطدن آنهطا بطه فاصطلهي آنهطا از يكديگر و نيز از ديوارها بستگي دارد ضمن اينكه قطرات پروليت نوع دوم از نظر تماس به يكطديگر در حالطت نهطايي رفتطاري دوگانطه نسبت به يكديگر قرار ميگيرند كاهش عدد دارند يعني بسته به خصوصيات الكتريكي آنها به هم ميچسبند و يا در فاصلهاي مشخ اونسرج زمان رسيدن به حالت نهايي را كاهش ميدهد اما افزايش عدد مويينگي الكتريكي عالوه بر كاهش زمان در فاصلهي عمطودي و افقي قطرات در حالت نهايي تاثير ميگ ارد رفتار امولسيون قطرات نيز با در نظر گرفتن قطرات آبليت پروليت نوع اول و پروليت نوع دوم مطالعه شده است همهي قطرات در راستاي ميدان الكتريكي رشته تشكيل داده و در جريانهطاي پواسطل قطويتر معلطق ميشطوند بطا اقزايش عدد مويينگي الكتريكي قطرات آبليت بر روي ديوارهاي كانال تهنشطين شطده ولطي قططرات پروليطت نطوع اول و دوم رشطتههايي تشكيل ميدهند كه بعضا بين ديوارها امتداد مييابد هرچند حضور قطرات سبب كاهش دبي جريان عبطوري از كانطال ميشطود امطا ايطن كاهش براي قطرات پروليت شديدتر است چون قطرات آبليت بر روي ديوارها تهنشين ميشوند كلم اات كلي ادي الكتروهيططدروديناميك قطططرات آبليططت پروليططت عططدد مططويينگي الكتريكططي هدايتپ ط يري ا ا نفوذپ يري الكتريكي جريانهاي القايي الكترهيدروديناميكي اثرات ديالكتروفورتيك هشت
چكيده انگليسي :
128 Three Dimensional Numerical Simulation of Emulsion of Drops in a Channel Influenced by Electric Field Mostafa Akbari mostafa akbari@me iut ac ir Date of Submission 2016 06 21 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Saeed Mortazavi saeedm@cc iut ac irAbstract Numerical studies of Electrohydrodynamics EHD specially for multiphase flows have been grown inrecent years This phenomenon that has numerous applications in different fields deals with coupling ofhydrodynamics and electrostatics In this thesis numerical study of emulsion of drops in a channel undersimultaneous effects of electric forces and Poiseuille flow is investigated The electric field is created byimposing an electric potential difference across the channel walls and the leaky dielectric model developedby Taylor is used to compute the electric force This force is directly added to the Navier Stokes equationsas a body force This force can deform the drop in the direction of the electric field prolate orperpendicular to the direction of the electric field oblate depending on the electric properties of drop fluidand ambient fluid Also it creates the so called induced electrohydrodynamic flows inside and outside of thedrop First the numerical method front tracking finite volume was validated by comparing dropdeformation and induced flows with experimental and theoretical results in literature There is a maximumfive percent error between numerical and experimental results for drop deformation that validates numericalmethod Then the interaction of drop to wall and drop to drop is investigated studying the effect ofdimensionless numbers Oblate drops and prolate drops type I are always attracted to the walls but prolatedrops type II are attracted or repelled depending on the initial distance from the walls and their electricproperties Drop to drop interaction depends on the initial configuration of drops in the domain Drop pairsthat have an angle with respect to the direction of the electric field are always attracted towards each other If they have an initial separation distance in the direction of the electric field they attracted to the walls orto each other depending on their separation distance Prolate drops type II have a different configurationin their final state they may stick together or have a small separation distance depending on their electricproperties Decreasing the Ohnesorge number decreases the time required for drop pairs to reach steadystate configuration Increasing the electric capillary number changes the vertical and horizontal separationdistance of drop pairs in steady state configuration and decreases the time required to reach steady stateconfiguration The behavior of emulsion of drops is studied by considering oblate drops prolate drops typeI and prolate drops type II All drops form fiber chains in the direction of the electric field that will breakin stronger Poiseuille flow Oblate drops settle on the walls but prolate drops form chains of fibers thatsometimes extend between the walls Presence of drops will reduce the flow rate of the channel but the flowrate is smaller for prolate drops because oblate drops are settled on the walls Keywords Electrohydrodynamics Oblate prolate drops Electric capillary number Electricconductivity permittivity Induced electrohydrodynamic flows Dielectrophoretic effects
استاد راهنما :
سعيد مرتضوي
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور
استاد داور :
محسن دوازده امامي، احمد سوهانكار
