فهرست مطالب
عنوان صفحه
فهرست مطالب. الف
فهرست جداول. د
فهرست شکلها. ه
فهرست علائم اختصاری. ط
فصل اول: مقدمه. 1
1-1- طبقهبنديجريان. 4
1-1-1- براساسرژيمجريان. 4
1-1-2- برحسبعددرينولدز. 5
1-1-3- سایرتقسیمبندیها. 6
1-1-4- مکانیزمهایمهاجرتذرات. 6
1-2- جریانهایبنیادین. 7
1-2-1- جریانبرشیسادهیاجریانکوئت. 7
1-2-2- جریانپوآسوی. 7
1-3- جریانترکیبیبرشیوپوآسوی. 7
فصل دوم: بررسی منابع. 9
2-1- مقدمه. 11
2-2- پیشینۀپژوهش. 11
2-3- فرضیاتپژوهش. 24
2-4- اهدافپژوهش. 24
فصل سوم: معادلات حاکم. 25
3-1-………………………………………………………………………………… مقدمه. 27
3-2- دینامیکحباب. 28
3-3- معادلاتحاكم. 29
3-4- شرايطمرزي. 32
3-5- پارامترهايبدونبعد. 32
3-6- ماهيتكششسطحيدرمعادلاتناوير- استوكس 34
3-7- معادلاتحاكمبرميدانفشار. 35
3-8- معادلاتحاكمبرميدانهايچگاليوچسبندگي 35
فصل چهارم: روش عددی. 39
4-1-………………………………………………………………………………… مقدمه. 41
4-2- مختصريدربارهروشهايVOFوLevel Set 44
4-3- روشردیابیجبهه. 46
4-4- انتگرالگیریدرزمان. 49
4-5- ساختارجبهه. 50
4-6- بازسازيجبهه. 52
4-7- انتقالوپوشاندنخواصجبههبررويشبکهساکن 53
4-8- بهروزکردنخواصمواد. 55
4-9- محاسبۀکششسطحي. 57
4-9-1-وجهمشترکدوبعدی. 58
4-9-2-وجهمشترکسهبعدی. 60
4-10-حلمعادلهفشار. 61
4-11-پيشرويجبهه. 62
فصل پنجم: بحث و نتایج. 65
5-1-………………………………………………………………………………… مقدمه. 67
5-2- شبیهسازیمهاجرتجانبییکحباببدوننیرویشناوری. 68
5-2-1- استقلالشبکه. 69
5-2-2- نتایجکلی. 70
5-2-3- تأثیرعددکاپیلاری. 78
5-2-4- تأثیرعددرینولدز. 84
5-2-5- تأثیراندازۀحباب. 86
5-2-6- تأثیرگرادیانفشار. 90
5-2-7- تأثیرنسبتچسبندگی. 94
5-2-8- تأثیرنسبتچگالی. 95
5-2-9- تأثیرحضورحباببررویتنشبرشیدیواره. 96
5-3- شبیهسازیمهاجرتجانبییکحباببادرنظرگرفتننیرویشناوری. 100
5-3-1- مطالعۀشبکه. 101
5-3-2- نتایجکلی. 101
فصل ششم: نتیجهگیری و پیشنهادات. 111
6-1- نتیجهگیری. 113
6-2- پیشنهادات. 115
6-2-1-شبیهسازیانتقالحرارت. 116
6-2-2-شبیهسازیدویاچندحباب. 116
6-2-3-شبیهسازیلایهمرزییکحباب. 116
6-2-3-شبیهسازیصعودیکحبابدریککانالعمودی. 117
6-2-5-استفادهازروشهایدیگرشبیهسازیجریانهایچندفازی. 117
پیوست (الف): گسسته سازی معادلات حاکم . 119
1-مقدمه. 121
2-گسستهسازیمکانییافضایی. 121
3- گسستهسازیجملۀجابجایی. 125
4-گسستهسازیجملۀنفوذ. 126
5- چسبندگیهایمختلف. 127
6- معادلۀفشار. 128
7- دامنۀمحاسباتی. 130
8- شرایطمرزی. 131
9- الگوریتمعددی. 134
10- انتگرالگیریمرتبۀدومدرزمان. 136
پیوست (ب): کد عددی. 137
1- مقدمه. 139
2- زیرروالمحاسبۀجملاتجابجاییوچسبندگی. 139
3- زیرروالبرایحلمعادلۀفشار. 142
4- زیرروالشرطپریودیکدرجهاتxوy. 145
منابع و مراجع. 147
فهرست جداول
عنوان جدول صفحه
جدول1‑1 مکانیزمهایمهاجرتجانبیذراتصلبوشکلپذیردرجریانهایمختلف 6
جدول4‑1 توابعهمواربرایانتقالاطلاعاتمیانجبههوشبکۀثابت [51]. 55
فهرست اشكال
عنوان شکل صفحه
شکل1‑1 جریانترکیبیکوئتوپوآسویبینصفحاتموازی [6]… 8
شکل2‑1جزئیاتمیدانجریاندرزمان 4/64 [16] … 14
شکل2‑2 حالتپایدارصعودحباببرایاعداداتوشومورتونمختلف. سطربالاEo=1(M=10-4,10-5,10-6,10-7)،سطروسطEo=10(M=10-1,10-2,10-3,10-4)،وسطرپایینEo=104(M=102,10,1,10-1) [18]. 15
شکل2‑3 خطوطجریانبرایشکلهایردیفبالاوردیفوسطشکل2‑2 [18]… 16
شکل2‑4 میدانفشاربرایEo=1: (الف) M=10-8و (ب) M=10-5 . فشاربعلتاثرهیدرواستاتیکبهسمتپایینافزایشمییابد [18]… 17
شکل2‑5 تنشبرشیمتوسطبررویدیوارۀبالاوپاییندرمقابلزمانبرایجریانبا،وبدونحباب [28]… 20
شکل2‑6 تأثیرنسبتچگالیبررویسرعتصعودحباب [36]… 22
شکل3‑1 جریانچندفازی. سیالاتمختلفمیتوانندیکمنطقۀمتصلویاجداشدهازهمرادرسیالدیگربعنوانحبابویاقطرهتشکیلدهند… 27
شکل3‑2 هندسةحلبرايشبيهسازيحركتيكحبابدريککانالپريوديک… 32
شکل3‑3 یکحجممعیارکوچکیازجبهه.. 34
شکل4‑1 موقعيتشبکهلاگرانژيرويشبکهساکناويلريبرايبيشازيكفاز [39]. 48
شکل4‑2 ساختارجبهه،الف) جبههدوبعدیوب) جبههسهبعدي [39]… 50
شکل4‑3 انتقالاطلاعاتهرگرهازجبههبهچهارگرهمجاورآندرشبکهساکن [51]. 51
شکل4‑4 بازسازيجبههدرحالتسهبعدي [49]… 53
شکل4‑5 تفسیرضرایبوزنی… 54
شکل4‑6 الف) تاخوردنمرزجبههرويخودشوب) نزديکشدنبيشازحددوجبههبههمديگر. 56
شکل4‑7 ایجادتابعنشانگرازگرادیانآنبررویشبکۀجابجاشده… 57
شکل4‑8 محاسباتانحناءدوبعدی… 59
شکل4‑9 توزیعنیروبراییکوجهمشترکردیابیشدهتوسطیکحلقۀ(Chain)نقاطنشانگر[51]. 61
شکل5‑1 الف) هندسةجريانموردمطالعهوب) شبکهبندیمورداستفادهبرایشبیهسازیحرکتیکحبابدریککانالباشرطمرزیپریودیک… 68
شکل5‑2 اثرکیفیتشبکهبررویمهاجرتجانبییکحبابدرجریانترکیبیبرشیسادهوپوآسویبراییکحبابدرچهارشبکۀمختلف. الف) موقعیتعرضیبرحسبموقعیتمحوری،ب) سرعتمحوریبرحسبزمانبیبعد،ج) تغییرشکلحباببرحسبزمانبدونبعدود) نرخمهاجرتبرحسبزمانبدونبعد. پارامترهایجریانعبارتنداز: 10Red=، 9/0Ca=، 8/0α=λ=… 70
شکل5‑3 خطوطجریاندرمقطعمیانیدرجهتyشرایطجریانعبارتنداز: (10Red=، 5/2We=، 9/0α=λ=، 125/0ξ=)… 71
شکل5‑4 الف) موقعیتجانبی،ب) سرعتمحوری،ج) نرخمهاجرتود) سرعتلغزشیبرحسبزمانبدونبعد… 72
شکل5‑5 مقایسهباشبیهسازیانجامشدهتوسطفنگوهمکارانش [20] برایجریانکوئت. 74
شکل5‑6 مقایسهباشبیهسازیسهبعدیبیارهومرتضوی [22] برایقطرهدرجریانکوئت. 74
شکل5‑7 مقایسهباشبیهسازیانجامشدهتوسطفنگوهمکارانش [20] برایجریانپوآسوی… 75
شکل5‑8 مقایسهباشبیهسازیسهبعدینوربخشومرتضوی [26] برایقطرهدرجریانپوآسوی… 76
شکل5‑9 تغییرشکلیکحبابتحتجریانترکیبیبرشیسادهوپوآسويدرکاپیلاریثابت 3/0Ca=… 77
شکل5‑10 تغییرشکلیکحبابتحتجریانترکیبیبرشیسادهوپوآسويدروبرثابت 5/2We=. 78
شکل5‑11 تأثیرعددکاپیلاریبرالف) موقعیتعرضیوب) سرعتمحوریبرحسبزمانبدونبعددرعددرینولدز 10Red=… 79
شکل5‑12 تأثیرعددکاپیلاریبرروینرخمهاجرتحباب… 79
شکل5‑13 تحولتدریجیحبابدرزمانهایمختلف… 80
شکل5‑14 الف) سرعتلغزشی،وب) تغییرشکلاسکالرتیلوربرحسبزمانبدونبعد. 81
شکل5‑15 خطوطجریاندرمقطعمیانیدرجهتyبراییکحباببااعدادکاپیلاری: الف) 3/0Ca=وب) 7/0Ca= . پارامترهایجریان 10Red=، 8/0α=λ=و 125/0ξ=هستند. 83
شکل5‑16 فرآیندشکستهشدنحبابدراعدادبدونبعد: 10Red=، 45/0α=λ=، 2Ca=و 125/0ξ=… 84
شکل5‑17 تأثیرعددرینولدزبرالف) موقعیتعرضیبرحسبموقعیتمحوری،ب) سرعتمحوری،ج) سرعتلغزشیود) تغییرشکلتیلوربرحسبزمانبدونبعددرسهعددرینولدزمختلف… 86
شکل5‑18 تأثیراندازۀحباببررویالف)موقعیتعرضیبرحسبموقعیتطولیوب)نرخمهاجرتبرحسبزمانبدونبعدبرایحبابباسهاندازۀمختلفدر 10Red=، 2/0Ca=و 8/0α=λ=. 87
شکل5‑19 تأثیراندازۀحباببررویتغییرشکلتیلور… 88
شکل5‑20 الف) موقعیتعرضیدرمقابلزمانبدونبعدبرایمقایسهباجریانکوئتوب) موقعیتعرضیدرمقابلموقعیتمحوریبرایمقایسهباجریانپوآسوی.. 88
شکل5‑21 خطوطجریانبرایحباببانسبتهندسی 18/0ξ=درزمانبدونبعد 20τ=. 89
شکل5‑22 خطوطجریانبرایحباببانسبتهندسی 22/0ξ=درزمانبدونبعد 20τ=. 90
شکل5‑23 پروفیلسرعتبرحسبارتفاعکانال… 91
شکل5‑24 تأثیرگرادیانفشاربررویالف) موقعیتعرضی،وب) تغییرشکلتیلوربرحسبزمانبدونبعد… 91
شکل5‑25 تأثیرگرادیانفشاربررویالف) نرخمهاجرت،ب) سرعتلغزشیبرحسبزمانبدونبعد… 92
شکل5‑26 پروفیلسرعتبرایجریانمختلنشده (خطممتد) وجریانباحضورحباب (خطمربع)،الف) گرادیانفشارمنفیوب) گرادیانمثبتفشار… 93
شکل5‑27 خطوطجریانبرایالف) گرادیانفشارمنفی،وب) گرادیانفشارمثبت. 94
شکل5‑28 تأثیرنسبتچسبندگیبررویالف) مهاجرتجانبیوب) تغییرشکلتیلور 95
شکل5‑29 تأثیرنسبتچگالیبررویالف) مهاجرتجانبیوب) سرعتمحوری. 95
شکل5‑30 تأثیرنسبتچگالیبرروینرختغییرشکل… 96
شکل5‑31 تأثیرموقعیتاولیۀحباببررویتنشبرشیبررویدیوارۀپایین. 97
شکل5‑32 تأثیرموقعیتاولیۀحباببررویتنشبرشیبررویدیوارۀبالایی. 97
شکل5‑33 تأثیرشعاعحباببررویتنشبرشیرویدیوارۀپایین… 98
شکل5‑34 تأثیرعددکاپیلاریبررویتنشبرشیرویدیوارۀپایین… 98
شکل5‑35 الف) تاثيرشعاعحبابوب) عددكاپيلاريبررويتنشبرشيبررويديوارةبالا. 99
شکل5‑36 شماتیکجریانبرشیروبهبالاوجریانبرشیروبهپایین… 100
شکل5‑37 تأثیرکیفیتشبکهبررویالف) مهاجرتجانبی،ب) تغییرشکلیکحباببرایچهارشبکۀمختلف. پارامترهایحاکم: 8/0α=λ=، 10Red=، 5/0Ca=و 10Fr=… 101
شکل5‑38 بررسیتاثیرجهتجاذبهبررویمهاجرتعرضیحباب… 102
شکل5‑39 تأثیرجهتنیرویگرانشبررویسرعتلغزشیبرحسبزمانبدونبعد. 103
شکل5‑40 تأثیرعددفرودبرروی (الف) مهاجرتجانبی،و (ب) سرعتلغزشی 103
شکل5‑41 تأثیرعددفرودبرنرخمهاجرتحباب… 104
شکل5‑42 تأثیرعددفرودبرتغییرشکلحباب… 104
شکل5‑43 خطوطجریاندرعددفرود: الف) 10Fr=وب) 50Fr=… 105
شکل5‑44 تأثیرعدداتوشبررویشکلحباب. الف) 1Eo=،ب) 10Eo=وج) 100Eo=. 106
شکل5‑45 تأثیرعدداتوشبررویخطوطجریان. الف) 1Eo=،ب) 10Eo=وج) 100Eo=. 108
شکل6‑1 شماتیکلایهمرزییکحباب. 116
شکل (الف)- 1 طرحوارۀشبکۀساختاریافتۀمنظم… 122
شکل (الف)- 2 نمادگذاریمورداستفادهبراییکشبکۀجابجاشدۀاستاندارد. فرضشدهکهفشاردرمرکزحجمکنترلیکهپیرامونشیکخطصلبضخیمکشیدهشدهاست،شناختهشدهمیباشد… 123
شکل (الف)- 3 نمادگذاریمورداستفادهبراییکشبکۀجابجاشدۀاستاندارد. مؤلفههایسرعتافقیدروسطلبههایسمتچپوراستذخیرهشدهاند،ونیزمؤلفههایسرعتعمودیدروسطلبههایبالاوپایینذخیرهشدهاند… 124
شکل (الف)- 4 نمودارباقیماندۀفشار.. 130
شکل (الف)- 5 نمادگذاریاستانداردبراییکشبکۀجابجاشده. فرضشدهاستکهفشاردرمرکزحجممعیارهاییکهاطرافآنیکخطصلبضخیمکشیدهشدهاست،معلومهستند. مؤلفههایسرعتافقیدروسطلبههایسمتچپوراستذخیرهشدهاند،ونیزمؤلفههایسرعتعمودیدروسطلبههایبالاوپایینذخیرهشدهاند… 131
شکل (الف)- 6 یکحجممعیاردرکنارمرزیکهسرعتنرمالآنشناختهشدهاست. 132
شکل (الف)- 7 مرزجریانخروجی… 134
فهرست علائم اختصاری
a |
شعاعحباب |
b |
کوچکترین فاصلۀ سطح تا مرکز حباب |
Ca |
عدد کاپیلاری |
d |
قطر حباب |
D |
تغییر شکل تیلور |
مشتق مادی |
|
Eo |
عدد اتوش |
f |
نیروی حجمی به غیر از جاذبه |
نیروی ناشی از کشش سطحی |
|
Fr |
عدد فرود |
g |
شتاب جاذبه |
h |
اندازۀ هر المان |
H |
ارتفاع کانال |
تابع نشان گذار |
|
L |
بزرگترین فاصلۀ سطح تا مرکز حباب |
M |
عدد مورتون |
n |
بردار عمود بر سطح المان |
p |
فشار |
گرادیان فشار |
|
عدد رینولدز حجمی |
|
عدد رینولدز بر مبنای قطر حباب |
|
t |
بردار مماس بر لبۀ هر المان |
u |
میدان سرعت |
سرعت ماکزیمم در کانال |
|
We |
عدد وبر |
موقعیت اویلری |
|
موقعیت لاگرانژی |
|
فهرست علائم يوناني |
|
نسبت چگالی |
|
تعیین کننده دو یا سه بعدی بودن جریان |
|
تابع دلتا |
|
المان کوچک سطح مشترک |
|
مساحت المان |
|
کمیت سطح مشترک |
|
کمیت شبکه |
|
k |
انحناء |
نسبت چسبندگی |
|
چسبندگی |
|
چسبندگی سیال داخلی (حباب) |
|
چسبندگی سیال بیرونی (محیط) |
|
چگالی |
|
چگالی سیال داخلی (حباب) |
|
چگالی سیال بیرونی (محیط) |
|
ضریب کشش سطحی |
|
زمان بدون بعد شده |
|
اندازۀ بیبعد شعاع حباب یا نسبت هندسی |
|
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.