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
1394
6
1
gregorian
2015
9
1
15
7
online
1
fulltext
fa
شبیهسازی غیرخطی ناپایداری انگشتی لزج سیال غیر نیوتنی در محیط متخلخل ناهمسانگرد
Nonlinear simulation of non-Newtonian viscous fingering instability in anisotropic porous media
در این تحقیق، ناپایداری انگشتی لزج، در جابجایی مخلوط پذیر سیال غیر نیوتنی در یک محیط متخلخل ناهمسان گرد مورد مطالعه قرار گرفته است. تأثیرات ناهمسان گردیهای تانسورهای نفوذپذیری و پراکندگی و نیز تأثیر پارامترهای رئولوژیکی حاکم بر مدل کاریو- یاسودا و تفاوت آن با حالت نیوتنی، در حالتهای متفاوتی از ناپایداری انگشتی مورد بررسی قرارگرفتهاند. در شبیهسازی غیرخطی، با استفاده از روش طیفی و تبدیلات هارتلی به بررسی ویژگیهای ناپایداری انگشتی در یک محیط متخلخل ناهمسان گرد پرداخته شده است. در این پژوهش سه نوع جریان بررسی و مطالعه شدهاند؛ در حالت اول، هر دو سیال جابجا کننده و جابجا شده، نیوتنی هستند و در دو حالت بعدی یک از سیالات جابجا کننده یا جابجا شده نیوتنی و دیگری غیر نیوتنی میباشد. همچنین، پارامترهای مشخصکننده رشد و گسترش ناپایداری انگشتی شامل طول اختلاط، بازده جاروبی و کانتورهای غلظت در حالتهای متنوعی از جابجایی سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی مورد ارزیابی و مقایسه قرارگرفتهاند. در هر سه نوع جابجایی، با افزایش نفوذپذیری در جهت جریان نسبت به جهت عمود بر جریان، از شدت رشد ناپایداریها کاسته شده و جریان پایدارتری به دست میآید درحالیکه با افزایش پراکندگی محیط متخلخل در جهت جریان نسبت به جهت عمود بر آن، جریان ناپایدار تر شده و ناپایداریها با شدت بیشتری رشد میکنند. در جابجایی سیال نیوتنی توسط سیال غیر نیوتنی، با افزایش شاخص توانی و نیز کاهش عدد دبورا، جریانی پایدارتر می شود، درحالیکه در جابجایی سیال غیر نیوتنی توسط سیال نیوتنی، عکس حالت قبل اتفاق میافتد.
The viscous fingering instability of miscible non-Newtonian flow displacements in anisotropic porous media is studied. This instability was studied in a rectilinear Hele-Shaw cell and the shear-thinning character of the fluids has been modeled using the Carreau-Yasuda constitutive equation. In particular, the role of anisotropic properties of porous media including permeability and dispersion and also rheological parameters of non-Newtonian fluid is investigated through nonlinear simulation. In non-linear simulations, a spectral method based on the Hartley transforms are conducted and allowed to compare several non-linear finger interactions were observed in simulation. In this paper, three types of displacement are considered. In the first one, the displacing fluid and the displaced one are Newtonian and in the next two types of displacement, one of the displacing fluids or the displaced one is non-Newtonian. The evaluation of mixing length, sweep efficiency and transversely average concentration are examined for two different types of displacement where the displacing or the displaced phase were shear-thinning fluids and also for different anisotropic scenarios. The results indicate that in three types of displacement, the flow is more stable by increasing the anisotropic permeability ratio and also is more unstable by increasing the anisotropic dispersion ratio. Moreover, it’s concluded that in the case of the non-Newtonian fluid displaced the Newtonian fluid, by increasing the Deborah number and the power-law index, the more stable flow is obtained, while in the case of the Newtonian displaced the non-Newtonian one, the more unstable flow is obtained.
ناپایداری انگشتی لزج,محیط متخلخل ناهمسان گرد,سیال غیر نیوتنی باریک شونده,شبیهسازی غیرخطی
Viscous fingering instability,Anisotropic porous media,Shear-thinning fluid,nonlinear simulation
415
425
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-2597&slc_lang=fa&sid=15
Mahmood
Norouzi
محمود
نوروزی
100319475328460057671
100319475328460057671
Yes
Shahrood University of Technology
دانشگاه صنعتی شاهرود
Mohammad Reza
Shoghi
محمدرضا
شوقی
100319475328460057685
100319475328460057685
No
دانشگاه صنعتی شاهرود