Document Type : Original Article

Authors

1 Assistant Professor, Aerospace Research Institute, Thehran, Iran

2 Professor, Aerospace Eng. Sharif Univ., Tehran, Iran

3 MS, Mech. Eng., Azad Univ., Tehran Markaz Branch, Tehran, Iran

10.22034/jast.2022.322220.1110

Abstract

In present research, the interaction between single liquid droplet with particles inside a porous media is investigated numerically in two dimensions. The He’s model is used to simulate two phase flow and multiple relaxation time collision operator is implemented to increase numerical stability. Simulations have performed in three non-dimensional body forces of 0.000108, 0.000144, 0.000180, porosity values of 0.75, 0.8, 0.85 and Ohnesorge range of 0.19-0.76. In the range of investigated non-dimensional parameters, two distinct physics of droplet trapping and break up have observed. The related results revels that for every values of investigated non-dimensional body forces and porosity, there is a critical Ohnesorge number that droplet breaks up occurs for larger values. This critical value decreases as non-dimensional body force and porosity increases. Based on these results, a droplet trapping or break up behavioral diagram is drown with respect to the investigated density ratio, Ohnsorge, Reynolds and Capilary numbers.

Keywords

Main Subjects

Article Title [فارسی]

آنالیز رفتار شکست قطرات داخل محیط متخلخل در ضرایب تخلخل مختلف توسط روش شبکه بولتزمن

Authors [فارسی]

  • محمد رضا سلیمی 1
  • محمد طیبی رهنی 2
  • ابوالفضل امیری هزاوه 3

2 استاد، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

3 کارشناس ارشد، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، تهران، ایران

Abstract [فارسی]

در تحقیق حاضر برخورد قطره با ذرات تشکیل دهنده محیط متخلخل بصورت عددی و در دو بعد تحلیل می‌شود. ابعاد قطره برابر ذرات تشکیل‌دهنده محیط متخلخل بوده و از روش شبکه بولتزمن جهت انجام شبیه‌سازی‌ها استفاده شده است. جهت مدل‌سازی جریان دوفاز از مدل هی استفاده شده و برای افزایش پایداری عددی از اپراتور برخورد با چند زمان آرامش بهره گرفته شده است. شبیه‌سازی‌ها برای سه نیروی حجمی بی‌بعد 000108/0، 000144/0 و 000180/0، ضرایب تخلخل 75/0، 8/0 و 85/0 و محدوده آنسرج 19/0-76/ 0 صورت گرفته است. در محدوده اعداد بی‌بعد بررسی شده شاهد دو فیزیک اصلی شکست و یا حبس قطره می‌باشیم. نتایج نشان میدهد که برای مقادیر فشار بی‌بعد و ضرایب تخلخل مختلف همواره یک مقدار بحرانی برای عدد انسرج وجود دارد که برای مقادیر بزرگتر آن شکست قطره اتفاق می‌افتد. این مقدار بحرانی با افزایش ضریب تخلخل و نیروی حجمی بی‌بعد کاهش می‌یابد. بر اساس این داده‌ها یک نقشه رفتارشناسی کامل برای عبور یا حبس قطرات بر اساس نسبت چگالی، ضریب تخلخل و اعداد انسرج، رینولدز و کاپیلاری ارائه شده است.

Keywords [فارسی]

  • محیط متخلخل
  • مقیاس حفره
  • جریان دوفاز
  • قطره
  • روش شبکه بولتزمن