پایان نامه > کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود > مهندسی مکانیک و مکاترونیک > مقطع کارشناسی ارشد > سال 1394
پدیدآورندگان:
حانیه صالح آبادی [پدیدآور اصلی]، محمد حسن کیهانی[استاد راهنما]، محسن نظری[استاد مشاور]
چکیده: در این مطالعه، به مدلسازی جریان های چند فازی، در دو بخش جریان های تک جزیی و چند جزیی به کمک روش شبکه بولتزمن پرداخته شده است. در بخش اول، تمرکز بر روی صحت سنجی کد نگاشته شده و توسعه مدل شان و چن در حل جریان های تک جزیی چندفازی با نسبت چگالی بالا می باشد. برای رسیدن به هدف مذکور از معادلات حالت غیر ایده آل ریدلیش کوانگ، کارناهان استرلینگ و پنگ رابینسون استفاده شده است. با بررسی نتایج حاصل از استفاده معادلات حالت مختلف، بر حسب مقادیر سرعت های کاذب و تطبیق نتایج منحنی های پیوستگی با تئوری ماکسول مشخص شد، همه معادلات حالت مذکور نسبت به معادله حالت شان وچن، نتایج بهتری داشتند و علاوه بر افزایش نسبت چگالی بین دو فاز، مقادیر سرعت های کاذب ایجاد شده در فصل مشترک دو فاز کاهش یافتند. در ادامه برای اطمینان از صحت کد توسعه داده شده، چند مدلسازی دوفازی انجام شده است، نتایج حاصل با نتایج ارائه شده در مطالعات پیشین مطابقت دارد. لازم به ذکر است، در روش شبکه بولتزمن این نوع اعتبارسنجی رایج است. در انتها، نفوذ قطره داخل محیط متخلخل لایه ای بررسی شده است و تاثیر نسبت تخلخل و ویژگی آبدوستی و آبگریزی سطح روی نرخ و الگوی نفوذ مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش دوم نیز، مدلسازی جریان های چندجزیی و بطور خاص نفوذ قطره داخل محیط متخلخل پرداخته شده است. محیط متخلخل تولید شده دارای ویژگی های منحصربفردی است، علاوه بر تصادفی بودن محل قرارگیری موانع جامد، از تعدادی لایه تشکیل شده است و ضریب تخلخل در هر لایه قابل کنترل می باشد. در این مطالعه، برای اولین بار الگوی نفوذ قطره و فیلم مایع داخل محیط متخلخل لایه-ای به کمک دیاگرام فازی مورد بررسی قرار گرفته است؛ رژیم های ویسکوز فینگرینگ و کاپیلاری فینگرینگ مشاهده و مطالعه شده اند. نرخ نفوذ قطره در محیط های متخلخل لایه ای در تخلخل های مختلف بررسی شده است؛ با افزایش تخلخل نرخ نفوذ افزایش می یابد. زمان نفوذ در تخلخل های پایین به کمک قرار دادن لایه ها با تخلخل های مختلف و دارای همان مقدار میانگین ثابت کاهش یافت. چگونگی تغییر الگوی نفوذ از دیگر مسائلی است که به آن پرداخته شده است. نتایج مربوط به نرخ نفوذ و الگوی جریان در هر تخلخل و برای حالتی که محیط متخلخل آبدوست و یا آبگریز باشد، نشان می دهد نرخ نفوذ در حالت آبگریز در تخلخل های بیشتر از 75/0 بیشتر از حالت آبدوست است؛ به طوریکه نرخ نفوذ در حالت آبگریز بعنوان حالت ایده آل در نظر گرفته شده است. در این حالت سیال به صورت انگشت هایی ظریف از بین حفره ها عبورمی کند و در راستای عمودی پیش می رود، به همین دلیل الگوی نفوذ، از رژیم ویسکوزفینگرینگ تعبیت می کند. در حالی که در حالت آبدوست سیال به صورت یک جبهه پیش می رود و بدلیل نفوذ در راستای عرضی دارای سرعت کمتری نسبت به حالت آبگریز می باشد. در ادامه، راهکاری برای نزدیک شدن به نرخ نفوذ ایده آل با هزینه کمتر ارائه شده است؛ برای این منظور، علاوه بر تغییر تخلخل لایه ها، از تعریف پارامتر ضریب آبگریزی که بصورت تعداد حفره های جامد در تماس با سیال، که بصورت تصادفی آبگریز در نظرگرفته می شوند، به کل سطوح جامد در تماس با سیال تعریف شده است، استفاده گردیده است؛ محیط متخلخل لایه ای با ضرایب آبگریزی متفاوت ایجاد نموده و تاثیر لایه ها با تخلخل ها و ضرایب آبگریزی متفاوت بر روی نرخ نفوذ و الگوی جریان بررسی شده است؛ مقایسه نتایج حاصل، با حالتی که تمام لایه ها دارای مقداری برابر با مقدار میانگین کل لایه ها می باشد، نشان می دهد چیدمانی از لایه ها و ضرایب وجود دارد که نرخ نفوذ را به حالت ایده آل نزدیک می کند. در انتها با استفاده از تقسیم ناحیه متخلخل به نواحی با ضرایب آبگریزی متفاوت، موفق به هدایت سیال در مسیرهای مشخص شدیم که اهمیت بسیار زیادی در صنایع مختلف، نفت و گاز، تولید پیل های سوختی و.. مسائل زیست محیطی مثل نفوذ آب باران در خاک یا مقابله با رسوبات ایجاد شده در دودکش ها و لوله ها... دارد.
کلید واژه ها (نمایه ها):
#روش شبکه بولتزمن #جریان های چندفازی #نفوذ سیال #ماده متخلخل
محل نگهداری: کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود
یادداشت: حقوق مادی و معنوی متعلق به دانشگاه صنعتی شاهرود می باشد.
تعداد بازدید کننده:
پایان نامه های مرتبط (بر اساس کلیدواژه ها)