مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مقایسه و توسعه مدل چند فازی شبه‌-پتانسیل برای معادلات حالت مختلف

نویسندگان
1 ندارم
2 عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
تاکنون مدل‌های متعددی به‌منظور ترکیب نمودن معادلات حالت با مدل شبه‌پتانسیل پیشنهادشده است. در این مقاله، معادلات حالت مختلف بر پایه‌ی مدل گانگ و چنگ در جریان‌های تک جزئی- چند فازی به کمک روش شبکه بولتزمن بررسی‌شده است. در ابتدا، هشت معادله در 4 دسته طبقه‌بندی‌شده که شامل معادله حالت شان و چن، معادله حالت مکعبی، معادله حالت غیر مکعبی و معادله حالت ترکیبی مکعبی و غیرمکعبی می‌باشند، بررسی‌شده‌اند. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که هر نوع از معادلات حالت به‌طور نسبی جریان‌های پارازیتی و بیشینه نسبت چگالی قابل‌دستیابی یکسانی دارند. به علاوه، اگرچه با انتخاب یک پارامتر وزنی مناسب برای هر معادله حالت خطای شبیه-سازی به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد، نتایج این بررسی نشان می‌دهد که دستیابی به یک پارامتر ثابت برای معادله حالت غیرمکعبی غیرممکن است. بنابراین، ابتدا یک معادله جهت پیش‌بینی پارامتر بهینه برای معادلات حالت شان و چن و مکعبی ارائه‌شده است. هم‌چنین، یافته‌ها حاکی از آن است که مدل‌های غیرمکعبی، مکعبی و ترکیبی مکعبی و غیرمکعبی به ترتیب قابلیت استفاده در گستره وسیع‌تر دما و نسبت چگالی بزرگ‌تر را دارند. بنابراین در این مقاله، یک عبارت جدید برای محاسبه‌ی پارامتر وزنی مناسب که تابعی از دما است، در نظر گرفته‌شده است تا جایگزین پارمتر ثابت برای معادلات غیرمکعبی شود. نتایج به‌دست‌آمده با استفاده از این تابع، مطابقت بسیار خوبی با ساختار ماکسول(نتایج تئوری) حاصل از معادلات حالت را نشان می‌دهند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Comparison and Development of multi-phase Pseudo-potential model for various equations of state

نویسندگان English

Seyed Meysam Khatoonabadi 1
Mahmoud Ashrafizadeh 2
چکیده English

Numerous models have been proposed to incorporate various equations of state (EOS) into the pseudo potential model. This paper presents an investigation of different EOS types based on the Gong and Cheng model in multiphase-single component flows by the lattice Boltzmann method. Primarily, it is conducted to investigate eight EOS’s classified in four categories; the Shan- Chen EOS, the cubic EOS, the non-cubic EOS, and the cubic and non-cubic combination EOS. The results show that each EOS type results in producing relatively similar spurious currents and has a maximum achievable density ratio. Although by choosing a proper beta parameter for every EOS the simulation errors decrease dramatically, our results show it is impossible to set a constant parameter for the non-cubic EOS. Therefore, a new equation is introduced to predict an efficient beta for the cubic and the Shan- Chen EOS’s. It is also found that the non-cubic, cubic, and non-cubic and cubic combination EOS’s have a wider temperature range and larger density ratios respectively. Hence, we determine a temperature dependent function for the beta parameter prediction instead of using a fixed value for the non-cubic EOS. The results are noticeably in better agreement with those of the Maxwell construction (theoretical results).

کلیدواژه‌ها English

Lattice Boltzmann method (LBM)
Multiphase flows
Pseudo Potential Model
Equation of state