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
7
1
gregorian
2016
10
1
16
8
online
1
fulltext
fa
شبیه سازی غیرخطی ناپایداری انگشتی سیال ویسکوالاستیک
Nonlinear simulation of viscoelastic fingering instability
در این مطالعه، ناپایداری انگشتی لزج در جابجایی مخلوطشدنی سیال نیوتنی بوسیله سیال ویسکوالاستیک، مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی سیال ویسکوالاستیک توسط معادله ساختاری کریمینال- اریکسن- فیلیبی صورت گرفته است. سادگی و وابستگی توابع رئولوژیک به نرخ برش از مزایای این معادله ساختاری محسوب میشود. همچنین برای نمایش این وابستگی از مدل کاریو- یاسودا استفاده شده است. در شبیهسازی غیرخطی، با کمک روش طیفی و تبدیلات هارتلی به بررسی تاثیر توابع رئولوژیک سیال ویسکوالاستیک جابجاکننده بر روی این ناپایداری پرداخته شده است. نتایج ارائه شده شامل کانتورهای غلظت، منحنیهای میانگین غلظت عرضی، طول اختلاط و بازده جاروبی خواهد بود. نتایج نشان میدهد با تغییر پارامترها در جهت افزایش ویسکوزیته سیال ویسکوالاستیک جابجاکننده، از شدت ناپایداری کاسته شده و شاهد افزایش بازده جاروبی و کاهش طول اختلاط خواهیم بود. همچنین تغییر پارامترها در جهت افزایش ضریب اختلاف تنش نرمال اول در این نوع سیال، در آغاز بازده جاروبی را افزایش داده و سپس با پیشروی زمانی انگشتیها، کاهش میدهد. این در حالیست که این عامل تاثیر چندانی بر روی طول اختلاط دو سیال نخواهد گذاشت. علاوه بر این، در ناپایداری انگشتی ویسکوالاستیک همانند انگشتیهای لزج، مکانیزمهای مختلف غیرخطی تعامل انگشتیها همچون اثر انتشار، بهمپیوستگی و شکافتگی نوک انگشتیها در کانتورهای غلظت قابل مشاهده است.
In this study, the viscous fingering instability in miscible displacement of Newtonian fluid by Viscoelastic fluid is investigated. The Criminale–Eriksen–Filbey (CEF) model has been used as the constitutive equation. Simplicity and dependence of rheological functions to shear rate are the advantages of this model. Also, the Carreau-Yasuda model was used to show this dependency. In nonlinear simulation, using spectral method based on Hartly transforms, the effect of rheological functions of displacing viscoelastic fluid on this instability has been studied. The results are included concentration contours, transversely averaged concentration profiles, mixing length and sweep efficiency. The results show that, by changing the parameters in order to increases of viscosity of displacing viscoelastic fluid, flow becomes more stable. In other word, sweep efficiency is increased and mixing length is decreased. Also, at first, the sweep efficiency increases with changing the parameters in order to increase the first normal stress difference in this type of fluid and then decreases with evolution of fingering. However, this factor will have little effect on mixing length. In addition, as well as viscous fingering, several nonlinear finger interactions such as Spreading, coalescence and tip splitting were observed in simulation of viscoelastic fingering instability.
ناپایداری انگشتی,سیال ویسکوالاستیک,معادله ساختاری کریمینال- اریکسن-فلیبی
Fingering instability,Viscoelastic fluid,Criminale–Eriksen–Filbey constitutive equation
47
54
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-1885&slc_lang=fa&sid=15
Mohammad Hassan
Kayhani
محمدحسن
کیهانی
100319475328460063490
100319475328460063490
No
دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود
Hosna
Shokri
حسنی
شکری
100319475328460063491
100319475328460063491
No
دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود
Mahmood
Norouzi
محمود
نوروزی
100319475328460063475
100319475328460063475
Yes
Shahrood University of Technology
دانشگاه صنعتی شاهرود