مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی برخورد دو حباب با اختلاف چگالی بالا توسط روش شبکه بولتزمن

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
2 عضو دپارتمان شبیه‌سازی سیستم، دانشگاه ارلنگن-نرنبرگ، مونیخ، آلمان
3 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل
چکیده
در مقاله‌ی حاضر از روش اینامارو که بر گرفته از مدل انرژی آزاد شبکه بولتزمن می‌باشد، برای شبیه‌سازی حرکت حباب و نحوه‌ی ادغام دو حباب تحت تاثیر نیروی شناوری استفاده شده‌است. به منظور کاهش هزینه‌ی محاسباتی با تلفیق مدل دو بعدی تاناکا و سه بعدی اینامارو از مدل ایناماروی در دو بعد استفاده شده‌است. در ابتدا با انجام صحت سنجی از درستی مدل فوق در اعمال نیروی کشش سطحی و قانون لاپلاس برای دو اختلاف چگالی 50 و 1000 اطمینان حاصل شده‌است. در مرحله بعد اثر اعداد بی‌بعد حاکم بر مساله از جمله عدد اتوس، مورتن بر رینولدز و شکل نهایی حباب برای یک حباب بررسی شده‌است، الگوهای جریانی متفاوتی در اعداد بی‌بعد متفاوت به دست آمده و با تغییر اعداد بی‌بعد تغییر شکل نهایی حباب مشاهده گردید. در مرحله آخر حرکت دو حباب و شکل نهایی حاصل از ادغام دو حباب در اعداد بی‌بعد متفاوت مورد بررسی قرار گرفته‌است که شکل حباب اول تقریباً همان شکل تک حباب به دست می‌آید، اما حباب دوم به دلیل قرار گرفتن در دنباله‌ی حباب اول و اختلاف فشار کمتر در دو طرف آن تغییر شکل متفاوتی را از خود نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of two bubble coalescence with large density differences with Lattice Boltzmann Method

نویسندگان English

Elham Sattari 1
Mojtaba Aghajani Delavar
Ehsan Fattahi 2
Korosh Sedighi 3
چکیده English

In present paper the Inamuro Model based on free energy approach of the Lattice Boltzmann Method (LBM) was used to simulate the motion of bubble and coalescence of two bubbles under buoyancy force. By combining the Tanaka and Inamuro models, three-dimensional model of Inamuro was used in two-dimension for decreasing the computational cost. Firstly it was ensured that the surface tension effect and Laplace low for two density ratio 50 and 1000 were properly implemented. Secondly in next step, effect of governing dimensionless numbers problem such as Etvos number and Morton number on Reynolds number and terminal shape of bubble were investigated. Different flow patterns in various dimensionless numbers were obtained and by changing the dimensionless number, terminal change of bubble’s shape was seen. Finally, motion of two bubbles and terminal shape of coalescence of two bubbles were studied in different dimensionless number, which shape of first bubble was same to single bubble, but it was seen that second bubble experienced various shapes due to its location in wake of first bubble and less difference pressure on two sides of this bubble.

کلیدواژه‌ها English

Two phase flow
Lattice Boltzmann Method
Inamuro Model
Etvos Number
Morton Number