9804

9048

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك

1393

XIII ،49ص.: مصور، نمودار

ص.ع. به فارسي و انگليسي

سعيد مرتضوي

احمدرضا پيشه ور

94/1/29

احمد سوهانكار اصفهاني، محمود اشرفي زاده

1396/09/25

كتابنامه

مكانيك

مهندسي مكانيك

ID9048

چكيده ناپايداري آلوين هلمهولتز در سطح مشترك دو سـيال جـدا آـه در دو ـ ـ ـ جهت مخالف بر روي هم حرآت ميآنند يكي از مسائل آلاسيك مكانيك سيالات است در سـادهترين حالـت آن دو سـيال مشـابه غيرلـزج و بـا جريـان ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ غيرچرخشي در دو طرف سطح مشترك دو جريان درنظر گرفته ميشوند در اين ـترك دو ـيال سـ ـولتز ـراي ـطح مشـ سـ بـ ـوين هلمـ ـداري آلـ ـژوهش ناپايـ پـ غيرقابلاختلاط با چگاليها يكسان و متفاوت و با درنظرگـرفتن اثـرات ـ ـ آشش سطح و لزجت دو سيال بررسي و رفتار سطح مشـترك در شـرايط مختلـف ـ ـ ـ مطالعه شده است شرايط مختلف در اين مساله بستگي به عدد وبر جهـت ـ بررسي اثر كشش سطح عدد رينولدز جهت بررسي اثر لزجت و طـول مـوج ـ ـ اغتشاشي وارد بر سطح مشترك جريان دو سيال دارد جهت انجام اين مطالعه از آد آامپيوتري فرانت ترآينـگ كـه بـرا ـ ـ ـ مدلساز جريانات چندفازي به كار ميرود استفاده آرده و با تغييـر آن ـ جهت تعريف سطح مشترك بين دو سيال و اعمال شرايط مسال مورد نظر آد مطلوب ايجاد شده است پس از ايجاد آـد مطلـوب در مراحـل گونـاگون ـ ـ ـ ـ شرايط مساله را تغيير داده و رفتار سطح مشترك تحت آن شـرايط بررسـي ـ ـ شده است جهت اعتبارسنجي كد مورد نظر نتايج با تئور غيرلـزج ناپايـدار ـ كلوين هلمهولتز مقايسه شده و نشـان داده شـده اسـت كـه در زمانهـا ـ ـ ـ ـ ـ ابتدايي كه اثرات لزجت بر جريانات كم هستند نتايج اين مطالعـه بـه ـ ـ نتايج حاصل از تئور غيرلزج ميل كـرده و در ادامـه بـه علـت اثـرات ـ ـ ـ ـ ـ غيرخطي درنظر گرفته در اين مطالعه از يكديگر فاصله ميگيرند در اين پژوهش نحوۀ رشد موج اغتشاشـي اعمـالي بـر سـطح مشـترك دو ـ ـ ـ ـ جريان يكسان و غير يكسان با اختلاف چگالي در زمانها گوناگون نشان داده شده است و در مورد اثرگذار هر يك از خـواص كشـش سـطح بـين دو ـ ـ ـ جريان و لزجت بر توسع سطح مشترك دو سيال بحث شده و نهايتـا امكـان ـ ـ تشكيل قطره از يكي از سيالات به علت گره خوردن سطح مشترك دو سـيال و آزادساز آن در جريان سيال ديگر بررسي شده است واژهها كليد 1 ناپايدار كلوين هلمهولتز 2 جريان دو فازي 3 فرانت تركينگ 4 جريان برشي 5 قطره

Numerical Study of Nonlinear Behavior of a Sheared Immiscible Fluid Interface Majid Ahmadi Khosroabadi majid ahamdi1@me iut ac ir Date of Submission 2015 01 18 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Saeed Mortazavi saeedm@cc iut ac irAbstract Kelvin Helmholtz instability at the interface between two separate fluids that move in two oppositedirections is considered In the simplest condition two similar inviscid fluids with a non rotary flow areconsidered on both sides In this project Kelvin Helmholtz instability has been studied for the interface betweentwo non mixing fluids and different densities Dimensionless parameters in this problem are Weber number andReynolds number for studying the effect of surface tension and viscosity respectively Numerical simulations wereperformed using a finite difference Front tracking method The behavior of the interface is studied at differentflow conditions Specifically the spreading of an applied disturbance wave on the interface is studied Theprobability of drop formation is investigated in the flow In order to analyze the problem and develop a desirablecomputer code a rectangular domain with periodic horizontal boundary conditions and rigid moving walls in itsupper and lower parts are considered Numerical method used for the computations presented here is based onwriting one set of equations for the entire computational domain The momentum equation is discretized on aregular staggered grid using second order central differences for the spatial derivatives and a second orderpredictor corrector time integration scheme The continuity equation when combined with the momentumequation results in a pressure equation that is not separable as for homogeneous flow and is solved by a multi gridmethod The interface development between two fluids can be determined by the velocity difference surfacetension density and the viscosity of fluids When the viscosities are adequately small it is expected that the initialgrowth rate is predictable by the linear stability analysis of inviscid fluids Several simulations of the two dimensional Kelvin Helmholtz instability of immiscible fluids are done The Reynolds numbers selected aresufficiently high so that the initial instability is well predicted by inviscid linear stability theory It can be easilynoticed that when we consider large Weber numbers the initial disturbance grows rapidly It has been observedthat as the Weber number increases the wave grows more rapidly and the fluids grow into each other in asymmetric way for unity density ratio due to low surface tension For density ratios more than one we can seeasymmetric penetration in the flows If the lower flow retains a higher Reynolds number due to the reduction ofits viscosity it is noticed that the lower fluid penetrates into the upper fluid and there is an asymmetry in the flow In this research it is attempted to find the condition where the interface would create discrete zones drops In allconditions that was explored here this phenomenon is not observed for Weber numbers lower than 4 In otherwords drop formation does not occur for Weber numbers below 4 For Weber numbers around 6 5 to 7 theinterface is capable to form drops and release it into the other fluid At larger Weber numbers larger than 7 thegrowth rate of the interface is like fingers These fingers or filaments form in the heavier fluid and release in thelighter fluid Ultimately the effects of surface tension and viscosity on the development of the interface have beendiscussed Key Words Kelvin Helmholtz Instability Two Phase Flow Shear Flow Surface Tension Drop

سعيد مرتضوي

احمدرضا پيشه ور

احمد سوهانكار اصفهاني، محمود اشرفي زاده