مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی تقطیر بخار بر روی صفحه تخت با استفاده از روش لتیس بولتزمن

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه تهران
2 دانشیار مهندسی مکانیک دانشگاه تهران
چکیده
در این مقاله، تقطیر بخار و رشد کردن قطره روی دیواره سرد افقی و همچنین افتادن قطره از روی صفحه عمودی شبیه سازی شده است. روش بکار رفته روش بولتزمن شبکه ای و مدل مورد استفاده مدل لی است که در نسبت های چگالی و ویسکوزیته زیاد پایدار است. این روش همراه با حل معادله دما و اضافه کردن یک عبارت چشمه تغییر فاز به معادله اصلی لی، مورد استفاده قرار گرفته است. مدل لی بر فرضیات کان-هیلیارد و فرض تراکم ناپذیری جریان استوار است. در تحقیق حاضر به علت وجود تغییر فاز شرط دیورژانس آزاد میدان سرعت برقرار نخواهد بود. حل میدان دما که با استفاده از روش اسکالر منفعل صورت گرفته از حل میدان جریان جداست و فرض بوزینسک باعث تاثیر پذیری میدان جریان از میدان دما می‌شود. شبیه سازی به صورت دو بعدی می باشد و از مدل D2Q9 استفاده شده است. نتایج حاصله از شبیه سازی در شبکه بندی‌های مختلف مقایسه شده است. در این مقاله اثر جاذبه، زاویه تماس تعادلی قطره و دیواره و دمای سرد دیواره بر افزایش ضخامت قطره و همچنین قانون بقای جرم بررسی شده است. در انتها میدان جریان برای تکرار های مختلف تحلیل و خطوط جریان رسم شده است. مزیت این شبیه سازی، تقطیر به روش لی در نسبت چگالی بالا است. که در این مقاله نسبت چگالی 25 دارای جواب قابل قبولی می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Simulation of steam condensation on the plate by LBM method

نویسندگان English

Mojtaba Abbasi Hatani 1
Mohammad Hasan Rahimyan 2
چکیده English

In this paper, based on lattice-Boltzmann method (LBM), the steam condensation and growth of a droplet on the horizontal cold wall and falling down on vertical wall has been simulated. The Lee’s LBM model which is stable in the high density and viscosity ratios is used. This method is accompanied with solving the temperature equation and adding a phase change source term. The Lee model is based on Cahn-Hilliard theory which is assumed to be incompressible flow and therefore the velocities of the flow are divergence-free. when phase change occurs this condition will not be satisfied. A phase change source term is added on the interface of gas and liquid phase. Solution of temperature field in a passive scalar method of solving the flow field is separated and Boussinesq assumption would be influence the flow field of the temperature field. The density ratio of 25 is considered to be in this paper which is density ratio of steam and water. The model is extended to two dimensions (D2Q9) to simulate droplet condensation. The simulation results are compared in various grids. The effects of gravitational acceleration, equilibrium contact angle, the cold wall and also the mass conservation, have been investigated separately. Finally the stream field for the different time step has been analyzed.

کلیدواژه‌ها English

condensation
Lattice Boltzmann Method
Lee’s model