Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
8
1
gregorian
2016
11
1
16
9
online
1
fulltext
fa
شبیهسازی عددی قطره در حال سقوط تحت میدان مغناطیسی یکنواخت، با استفاده از روش ترکیبی شبکه بولتزمن و حجم محدود
Numerical simulation of falling droplet under uniform magnetic field, using a hybrid lattice-Boltzmann and finite-volume method
در مقاله حاضر، سقوط قطره سیال فرو در سیال غیر مغناطیسی تحت اثر میدان مغناطیسی یکنواخت در جریان دوفازی به صورت عددی مطالعه میشود. برای این منظور، از روش ترکیبی شبکه بولتزمن مدل شان- چن و روش حجم محدود استفاده شده است. معادله شبکه بولتزمن با استفاده از اضافه کردن ترم نیروی مغناطیسی جهت به روزرسانی میدان جریان حل میشود، در حالیکه معادله القاء مغناطیسی به روش حجم محدود برای محاسبه میدان مغناطیسی حل خواهد شد. برای اعتبارسنجی حل میدان جریان، مدل مورد نظر توسط آزمونهای معروف آزمایش لاپلاس و صعود آزادانه حباب مورد امتحان قرار گرفته است. به منظور اعتبارسنجی میدان مغناطیسی، خطوط پتانسیل مغناطیسی عبوری از دایره نفوذپذیر و تغییر شکل قطره سیال فرو ساکن تحت میدان مغناطیسی شبیه سازی شده است. نتایج عددی مطالعه حاضر با دادههای تجربی و عددی محققین قبلی، مقایسه شده و تطابق خوبی مشاهده شده است. تاثیر عدد باند مغناطیسی، ضریب نفوذپذیری مغناطیسی و جهت میدان مغناطیسی بر روی سقوط قطره سیال فرو مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهند که هرچه عدد باند مغناطیسی یا قابلیت نفوذپذیری مغناطیسی بیشتر باشد، قطره در راستای میدان تغییر شکل بیشتری میدهد. همچنین اگر راستای میدان مغناطیسی عمودی باشد قطره سریعتر سقوط میکند در حالیکه میدان مغناطیسی افقی سقوط قطره را به تاخیر میاندازد.
In this study, falling ferrofluid droplet behavior in nonmagnetic viscous fluid under the uniform magnetic field in two-phase flow is studied numerically. To this approach, a hybrid lattice-Boltzmann base shan-chen model and finite-volume method is used. The lattice Boltzmann equation with the magnetic force term is solved to update the flow field while the magnetic induction equation is solved using the finite volume method to calculate the magnetic field. To validate the flow field solution two tests have been considered: the free bubble rising and Laplace law. In order to validate the magnetic field, permeable circle and deformation of static drop under magnetic field is simulated. The comparison of results between present study and previous researches shows that there is a good agreement between the results. The effects of the magnetic Bond number, susceptibility and magnetic field direction on deformation of the falling droplet are investigated. The results show that increase in the magnetic Bond number or susceptibility leads to a larger deformation of the droplet. Also in horizontal magnetic field, the falling process takes more time in compared to the vertical magnetic field.
جریان دوفازی,روش شبکه بولتزمن,مدل شان-چن,فروسیال,میدان مغناطیسی یکنواخت
Two phase flow,Lattice Boltzmann Method,Shan–Chen model,Ferrofluid,Uniform magnetic field
65
76
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-1092&slc_lang=fa&sid=15
Mohsen
Nazari
محسن
نظری
100319475328460063928
100319475328460063928
Yes
Associate Prof. of Mechanical Eng.
Shahrood Univ. of Technology
دانشیار دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی مکانیک
Atena
Ghaderi
آتنا
قادری
100319475328460063942
100319475328460063942
No
دانشگاه صنعتی شاهرود
Mohammad Hassan
Kayhani
محمد حسن
کیهانی
100319475328460063943
100319475328460063943
No
استاد دانشگاه شاهرود