مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی عددی و بررسی سرعت و تغییر شکل حباب در کانال شیب‌دار با دو شیب متوالی به روش VOF-PLIC

نویسندگان
1 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشجوی کارشناسی ارشد
3 دانشجوی دکترا
چکیده
در تحقیق حاضر، سرعت و تغییر شکل حباب هوا در مایع ساکن در شیب‌های مختلف و متوالی 5 تا 90 درجه نسبت به افق بررسی شده است. به این منظور، جریان دوفازی آب- هوا با استفاده از روش حجم سیال شبیه‌سازی عددی شده ‌است. برای ردیابی سطح مشترک دو فاز از روش بازسازی سطح مشترک تکه‌ای خطی استفاده شده ‌است. نیروی کشش سطحی با مدل نیروی سطحی پیوسته مدلسازی شده‌ است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که بیشینه سرعت حباب در زاویه 45 درجه می‌باشد که با نتایج محققان پیشین تطابق دارد. در ادامه، حرکت حباب در دو شیب متوالی در حالت‌های مختلف شبیه‌سازی شده است. در محل تغییر شیب، بدلیل حرکت مایع تحت نیروی گرانش، یک گردابه تشکیل می‌شود. این گردابه باعث تغییر شکل و سرعت حباب می‌شود. گردابه در تغییر شیب کم به زیاد، موجب پخ شدن نوک حباب و کاهش سرعت آن شده و در تغییر شیب زیاد به کم، موجب تیز شدن نوک حباب و افزایش سرعت آن می‌شود. بیشینه سرعت متوسط حرکت حباب در دو شیب متوالی با شیب اول 60 و شیب دوم 30 درجه بدست آمد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Simulation and Investigation of Bubble Velocity and Deformation in Inclined Channel with Two Consecutive Slopes Using VOF-PLIC Method

نویسندگان English

mohamadreza ansari 1
Ebrahim Salimi 2
Babak Habibpour 2
Pouyan Adibi 3
1 -
چکیده English

In the present article, velocity and deformation of an air bubble have been considered in quiescent liquid at different consecutive slopes from 5 to 90 degrees in respect to horizontal condition. To establish these purposes, air-water two-phase flow has been simulated numerically by using volume of fluid method. The two-phase flow interface has been traced by using Piecewise Linear Interface Calculation (PLIC) method. Surface tension force was estimated by Continuum Surface Force (CSF) model. The simulation results show that maximum bubble velocity occurred at 45 degrees which is in agreement with the previous researchers result. Simulation of bubble movement was also continued to two consecutive slopes at different angles. At slope deviation location, a vortex was generated due to liquid movement governed by gravity forces. This vortex changes the bubble velocity as well as bubble shape. This vortex also reduces the bubble velocity and changes the bubble nose shape from sharp to flatten at deviation from low to high slope values. However, at deviations from high to low slope values, the bubble nose becomes more sharpened in addition to bubble velocity increase. The maximum average velocity of bubble movement at two consecutive slopes was obtained during the condition that the first and second slopes were set to 60 and 30 degrees, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Numerical simulation
Bubble
Inclined channel
VOF method