مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

حل عددی جریان حبابی در یک کانال انحناء دار با استفاده از روش ردیابی جبهه

نویسندگان
1 استاد دانشگاه صنعتی امیر کبیر
2 دانشجوی دکتری دانشگاه صنعتی امیرکبیر دانشکده مهندسی مکانیک
چکیده
در این مقاله جریان حبابی تراکم ناپذیر ویسکوز در داخل کانال انحناء‌دار تحت اثر گرادیان فشار بصورت عددی با استفاده از روش رد یابی جبهه شبیه‌سازی شده است. برای اینکار معادلات ناویر استوکس به روش تفاضل مرکزی با دقت مکانی درجه دو گسسته‌سازی شده و با استفاده از الگوریتم تصویر با بهره‌گیری از پردازش موازی در مختصات استوانه‌ای حل شده است. شبکه استفاده شده از نوع شبکه جابه‌جا شده و یکنواخت می‌باشد. نتایج حاصل نشان می‌دهد که در صورت عدم وجود شتاب گرانش در مسئله، جریان در داخل کانال انحناء دار را می‌توان به دو ناحیه جدا از هم نسبت به صفحه میانی کانال تقسیم نمود. در واقع این صفحه، صفحه تقارن در جریان بدون حباب می‌باشد که مانع از اختلاط دو جریان نیمه بالا و نیمه پائین کانال می‌شود. در میدان بدون جاذبه تعداد 12 حباب با قطر 0.125 واحد طول دیواره، در جریان اصلی در نظر گرفته شده است که در لحظه شروع به صورت یکنواخت در داخل کانال توزیع شده‌اند. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که در نبود شتاب ثقل، حباب‌ها در نهایت به صورت آماری پایا شده و دارای مسیر حرکت ثابتی خواهند بود. در این حالت اثر پارامترهای فیزیکی مختلف مانند عدد رینولدز، انحناء کانال، عدد دین در حرکت حباب‌ها بررسی شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A Numerical Study of Bubbly Flow in a Curved Duct Using Front Tracking Method

نویسندگان English

Mohammad Reza Heyrani Nobari 1
Mohammad Taghi Mehrabani 2
چکیده English

In this article bubbly flow under the specified axial pressure gradient in a curved channel is studied numerically. To do so, a second order parallelized front-tracking/finite-difference method based on the projection algorithm is implemented to solve the governing equations including the full Navier-Stokes and continuity equations in the cylindrical coordinates system using a uniform staggered grid well fitted to the geometry concerned. In the absence of gravity the mid-plane parallel to the curved duct plane, which is the symmetry plane in the single fluid flow inside the curved duct, separates the bubbly flow into two different flow regions not interacting with each other. Twelve bubbles with diameters of 0.125 wall units are distributed in the equally spaced distances from each other. The numerical results obtained indicate that for the cases studied here, the bubbles reach the statistical steady state with an almost constant final orbital motion path due to the strong secondary field. Furthermore, the effects of different physical parameters such as Reynolds number, and curvature ratio on the flow field at the no slip boundary conditions, are investigated in detail.

کلیدواژه‌ها English

Curved duct
Multiphase Flow
Bubble
Incompressible Flow
Finite Difference