دانلود رایگان


شبیه ­سازی عددی حباب در جریان ترکیبی برشی و پوآسوی با عدد رینولدز محدود در حالت سه بعدی - دانلود رایگان



دانلود رایگان شبیه سازی عددی حباب در جریان ترکیبی برشی و پوآسوی با عدد رینولدز محدود در حالت سه بعدی

دانلود رایگان شبیه ­سازی عددی حباب در جریان ترکیبی برشی و پوآسوی با عدد رینولدز محدود در حالت سه بعدی شبیه ­سازی عددی حباب در جریان ترکیبی برشی و پوآسوی با عدد رینولدز محدود در حالت سه بعدی
فایل word
تعداد صفحات 163


چكيده:
در پژوهش حاضر به شبیه­سازی عددی سه­بعدی مهاجرت عرضی یک حباب تغییر شکل­پذیر تحت جریان ترکیبی برشی ساده و پوآسوی در اعداد رینولدز محدود پرداخته شده است. معادلات ناویر-استوکس با رویکرد بقائی برای سیالات تراکم­ناپذیر با استفاده از روش اختلاف محدود روی یک شبکۀ منظم، ساکن و جابجا شده حل شده است. وجه مشترک بصورت صریح توسط اتصال نقاط نشانگر از طریق روش ردیابی جبهه روی یک شبکۀ نامنظم، مثلثی و متحرک ردیابی شده است. اثرات کشش سطحی نیز از طریق اضافه کردن یک جملۀ منبع مناسب به معادلات حاکم به­حساب آمده است. برای تزریق نیروهای کشش سطحی به شبکۀ ساکن از روشي به­نام مرز غوطه­ور استفاده شده است. هدف از انجام شبیه­سازی­ها بررسی تأثیر اعداد بدون بعد حاکم، نظیر عدد کاپیلاری، عدد رینولدز، نسبت هندسی بر نحوۀ مهاجرت جانبی است. نتایج نشان می­دهند که یک حباب صرفنظر از موقعیت اولیۀ آن در یک موقعیت تعادلی میان دیواره و خط مرکزی تثبیت خواهد شد. همچنین شبیه­سازی­ها نشان می­دهند که تغییر شکل حباب به­شدت وابسته به عدد کاپیلاری است. بنابراین، عدد بدون بعد مناسب برای کشش سطحی، عدد کاپیلاری خواهد بود. مشاهده شده است که با افزایش عدد رینولدز اثرات چسبندگی ضعیف­تر شده و نيروي روانسازي كاهش مي­يابد و درنتيجه حباب در یک موقعیت نزدیکتری نسبت به دیواره قرار خواهد گرفت. همچنین تأثیر شعاع حباب بر روی مهاجرت بررسی شده است. مشاهده می­گردد که افزایش شعاع حباب باعث خواهد شد كه مرکز حباب در یک وضعیت تعادلی نزدیکتری نسبت به خط مرکزی قرار بگيرد. گرادیان فشار منفی موجب خواهد شد که تغییر شکل حباب بیشتر شود و در نتیجه حباب در یک وضعیت تعادلی نزدیکتری نسبت به خط مرکزی قرار بگیرد. تنش برشي بر روي ديواره­ها در حضور حباب، داراي تغييراتي وابسته به موقعيت اولية حباب مي­باشد. نتايج نشان داد كه با افزايش شعاع حباب و يا افزايش عدد كاپيلاري تنش برشي بر روي ديواره پايين كاهش مي­يابد. در مجموعۀ دوم از شبیه­سازی­ها، جملۀ نیروی گرانشی به معادلات ناویر-استوکس اضافه شده است. در این قسمت نیز به تأثیر اعداد بدون بعد حاکم در حضور شتاب گرانشی، نظیر عدد فرود پرداخته می­شود. در اين مورد تغيير شكل حباب به­شدت وابسته به عدد اتوش مي­باشد.
واژه­های کلیدی: حباب، جریان ترکیبی برشی ساده و پوآسوی، روش اختلاف محدود-ردیابی جبهه، عدد کاپیلاری، عدد اتوش





عنوان صفحه

. 1
طبقه بندي جريان. 4
1-1-1- بر اساس رژيم جريان. 4
1-1-2- بر حسب عدد رينولدز 5
1-1-3- سایر تقسیم بندی­ها 6
1-1-4- مکانیزم­های مهاجرت ذرات.. 6
جریان­های بنیادین. 7
1-2-1- جریان برشی ساده یا جریان کوئت.. 7
1-2-2- جریان پوآسوی. 7
جریان ترکیبی برشی و پوآسوی. 7
. 9
مقدمه. 11
پیشینۀ پژوهش 11
24
اهداف پژوهش... 24
. 25
مقدمه. 27
دینامیک حباب 28
معادلات حاكم. 29
شرايط مرزي. 32
پارامترهاي بدون بعد. 32
ماهيت كشش سطحي در معادلات ناوير- استوكس... 34
معادلات حاكم بر ميدان فشار 35
معادلات حاكم برميدان هاي چگالي و چسبندگي. 35
.. 39
مقدمه. 41
مختصري درباره روش هاي VOF و Level Set 44
روش ردیابی جبهه. 46
انتگرال­گیری در زمان. 49
ساختار جبهه. 50
بازسازي جبهه. 52
انتقال و پوشاندن خواص جبهه بر روي شبکه ساکن. 53
به روزکردن خواص مواد 55
محاسبۀ کشش سطحي. 57
4-9-1- وجه مشترک دو بعدی. 58
4-9-2- وجه مشترک سه بعدی. 60
61
. 62
.. 65
مقدمه. 67
شبیه­سازی مهاجرت جانبی یک حباب بدون نیروی شناوری. 68
5-2-1- استقلال شبکه. 69
5-2-2- نتایج کلی. 70
5-2-3- تأثیر عدد کاپیلاری. 78
5-2-4- تأثیر عدد رینولدز 84
5-2-5- تأثیر اندازۀ حباب.. 86
5-2-6- تأثیر گرادیان فشار 90
5-2-7- تأثیر نسبت چسبندگی. 94
5-2-8- تأثیر نسبت چگالی. 95
5-2-9- تأثیر حضور حباب بر روی تنش برشی دیواره 96
شبیه­سازی مهاجرت جانبی یک حباب با درنظر گرفتن نیروی شناوری. 100
5-3-1- مطالعۀ شبکه. 101
5-3-2- نتایج کلی. 101
111
نتیجه­گیری. 113
پیشنهادات 115
6-2-1- شبیه­سازی انتقال حرارت.. 116
6-2-2- شبیه­سازی دو یا چند حباب.. 116
6-2-3- شبیه­سازی لایه مرزی یک حباب.. 116
6-2-3- شبیه­سازی صعود یک حباب در یک کانال عمودی. 117
6-2-5- استفاده از روشهای دیگر شبیه­سازی جریانهای چندفازی. 117
119
. 121
121
125
126
127
128
130
131
134
136
137
مقدمه 139
139
142
. 145
منابع و مراجع. 147



فهرست جداول

عنوان جدول صفحه
جدول ‏1‑1 مکانیزم­های مهاجرت جانبی ذرات صلب و شکل­پذیر در جریان­های مختلف... 6
جدول ‏4‑1 توابع هموار برای انتقال اطلاعات میان جبهه و شبکۀ ثابت [51]. 55





فهرست اشكال

عنوان شکل صفحه
شکل ‏1‑1 جریان ترکیبی کوئت و پوآسوی بین صفحات موازی [6]. 8
شکل ‏2‑1جزئیات میدان جریان در زمان 4/64 [16] . 14
شکل ‏2‑2 حالت پایدار صعود حباب برای اعداد اتوش و مورتون مختلف. سطر بالا Eo=1 (M=10-4,10-5,10-6,10-7)، سطر وسط Eo=10 (M=10-1,10-2,10-3,10-4)، و سطر پایین Eo=104 (M=102,10,1,10-1) [18]. 15
شکل ‏2‑3 خطوط جریان برای شکل­های ردیف بالا و ردیف وسط شکل ‏2‑2 [18]. 16
شکل ‏2‑4 میدان فشار برای Eo=1: (الف) M=10-8 و (ب) M=10-5 . فشار بعلت اثر هیدرواستاتیک به سمت پایین افزایش می­یابد [18]. 17
شکل ‏2‑5 تنش برشی متوسط بر روی دیوارۀ بالا و پایین در مقابل زمان برای جریان با، و بدون حباب [28]. 20
شکل ‏2‑6 تأثیر نسبت چگالی بر روی سرعت صعود حباب [36]. 22
شکل ‏3‑1 جریان چندفازی. سیالات مختلف می­توانند یک منطقۀ متصل و یا جدا شده از هم را در سیال دیگر بعنوان حباب و یا قطره تشکیل دهند. 27
شکل ‏3‑2 هندسة حل براي شبيه­سازي حركت يك حباب در يک کانال پريوديک. 32
شکل ‏3‑3 یک حجم معیار کوچکی از جبهه. 34
شکل ‏4‑1 موقعيت شبکه لاگرانژي روي شبکه ساکن اويلري براي بيش از يك فاز [39]. 48
شکل ‏4‑2 ساختار جبهه، الف) جبهه دوبعدی و ب) جبهه سه­بعدي [39]. 50
شکل ‏4‑3 انتقال اطلاعات هرگره از جبهه به چهار گره مجاور آن در شبکه ساکن [51]. 51
شکل ‏4‑4 بازسازي جبهه در حالت سه بعدي [49]. 53
شکل ‏4‑5 تفسیر ضرایب وزنی. 54
شکل ‏4‑6 الف) تا خوردن مرز جبهه روي خودش و ب) نزديک شدن بيش از حد دو جبهه به همديگر. 56
شکل ‏4‑7 ایجاد تابع نشانگر از گرادیان آن بر روی شبکۀ جابجا شده. 57
شکل ‏4‑8 محاسبات انحناء دوبعدی. 59
شکل ‏4‑9 توزیع نیرو برای یک وجه مشترک ردیابی شده توسط یک حلقۀ (Chain) نقاط نشانگر[51]. 61
شکل ‏5‑1 الف) هندسة جريان مورد مطالعه و ب) شبکه­بندی مورد استفاده برای شبیه­سازی حرکت یک حباب در یک کانال با شرط مرزی پریودیک. 68
شکل ‏5‑2 اثر کیفیت شبکه بر روی مهاجرت جانبی یک حباب در جریان ترکیبی برشی ساده و پوآسوی برای یک حباب در چهار شبکۀ مختلف. الف) موقعیت عرضی بر حسب موقعیت محوری، ب) سرعت محوری بر حسب زمان بی­بعد ، ج) تغییر شکل حباب بر حسب زمان بدون بعد و د) نرخ مهاجرت بر حسب زمان بدون بعد. پارامترهای جریان عبارتند از: 10Red=، 9/0Ca=، 8/0α=λ=. 70
شکل ‏5‑3 خطوط جریان در مقطع میانی در جهت y شرایط جریان عبارتند از: (10Red=، 5/2We=، 9/0α=λ=، 125/0ξ=). 71
شکل ‏5‑4 الف) موقعیت جانبی، ب) سرعت محوری، ج) نرخ مهاجرت و د) سرعت لغزشی بر حسب زمان بدون بعد. 72
شکل ‏5‑5 مقایسه با شبیه­سازی انجام شده توسط فنگ و همکارانش [20] برای جریان کوئت. 74
شکل ‏5‑6 مقایسه با شبیه­سازی سه­بعدی بیاره و مرتضوی [22] برای قطره در جریان کوئت. 74
شکل ‏5‑7 مقایسه با شبیه­سازی انجام شده توسط فنگ و همکارانش [20] برای جریان پوآسوی. 75
شکل ‏5‑8 مقایسه با شبیه­سازی سه­بعدی نوربخش و مرتضوی [26] برای قطره در جریان پوآسوی. 76
شکل ‏5‑9 تغییرشکل یک حباب تحت جریان ترکیبی برشی ساده و پوآسوي در کاپیلاری ثابت 3/0Ca=. 77
شکل ‏5‑10 تغییرشکل یک حباب تحت جریان ترکیبی برشی ساده و پوآسوي در وبر ثابت 5/2We=. 78
شکل ‏5‑11 تأثیر عدد کاپیلاری بر الف) موقعیت عرضی و ب) سرعت محوری بر حسب زمان بدون بعد در عدد رینولدز 10Red=. 79
شکل ‏5‑12 تأثیر عدد کاپیلاری بر روی نرخ مهاجرت حباب. 79
شکل ‏5‑13 تحول تدریجی حباب در زمان­های مختلف. 80
شکل ‏5‑14 الف) سرعت لغزشی، و ب) تغییر شکل اسکالر تیلور بر حسب زمان بدون­بعد. 81
شکل ‏5‑15 خطوط جریان در مقطع میانی در جهت y برای یک حباب با اعداد کاپیلاری: الف) 3/0Ca= و ب) 7/0Ca= . پارامترهای جریان 10Red= ، 8/0α=λ= و 125/0ξ= هستند. 83
شکل ‏5‑16 فرآیند شکسته شدن حباب در اعداد بدون بعد: 10Red=، 45/0α=λ=، 2Ca= و 125/0ξ=. 84
شکل ‏5‑17 تأثیر عدد رینولدز بر الف) موقعیت عرضی بر حسب موقعیت محوری، ب) سرعت محوری، ج) سرعت لغزشی و د) تغییر شکل تیلور بر حسب زمان بدون بعد در سه عدد رینولدز مختلف. 86
شکل ‏5‑18 تأثیر اندازۀ حباب بر روی الف)موقعیت عرضی بر حسب موقعیت طولی و ب)نرخ مهاجرت بر حسب زمان بدون­بعد برای حباب با سه اندازۀ مختلف در 10Red=، 2/0Ca= و 8/0α=λ=. 87
شکل ‏5‑19 تأثیر اندازۀ حباب بر روی تغییر شکل تیلور. 88
شکل ‏5‑20 الف) موقعیت عرضی در مقابل زمان بدون بعد برای مقایسه با جریان کوئت و ب) موقعیت عرضی در مقابل موقعیت محوری برای مقایسه با جریان پوآسوی.. 88
شکل ‏5‑21 خطوط جریان برای حباب با نسبت هندسی 18/0ξ= در زمان بدون­بعد 20τ=. 89
شکل ‏5‑22 خطوط جریان برای حباب با نسبت هندسی 22/0ξ= در زمان بدون­بعد 20τ=. 90
شکل ‏5‑23 پروفیل سرعت بر حسب ارتفاع کانال. 91
شکل ‏5‑24 تأثیر گرادیان فشار بر روی الف) موقعیت عرضی، و ب) تغییر شکل تیلور بر حسب زمان بدون بعد. 91
شکل ‏5‑25 تأثیر گرادیان فشار بر روی الف) نرخ مهاجرت، ب) سرعت لغزشی بر حسب زمان بدون بعد. 92
شکل ‏5‑26 پروفیل سرعت برای جریان مختل نشده (خط ممتد) و جریان با حضور حباب (خط مربع)، الف) گرادیان فشار منفی و ب) گرادیان مثبت فشار. 93
شکل ‏5‑27 خطوط جریان برای الف) گرادیان فشار منفی، و ب) گرادیان فشار مثبت. 94
شکل ‏5‑28 تأثیر نسبت چسبندگی بر روی الف) مهاجرت جانبی و ب) تغییر شکل تیلور. 95
شکل ‏5‑29 تأثیر نسبت چگالی بر روی الف) مهاجرت جانبی و ب) سرعت محوری. 95
شکل ‏5‑30 تأثیر نسبت چگالی بر روی نرخ تغییر شکل. 96
شکل ‏5‑31 تأثیر موقعیت اولیۀ حباب بر روی تنش برشی بر روی دیوارۀ پایین. 97
شکل ‏5‑32 تأثیر موقعیت اولیۀ حباب بر روی تنش برشی بر روی دیوارۀ بالایی. 97
شکل ‏5‑33 تأثیر شعاع حباب بر روی تنش برشی روی دیوارۀ پایین. 98
شکل ‏5‑34 تأثیر عدد کاپیلاری بر روی تنش برشی روی دیوارۀ پایین. 98
شکل ‏5‑35 الف) تاثير شعاع حباب و ب) عدد كاپيلاري بر روي تنش برشي بر روي ديوارة بالا. 99
شکل ‏5‑36 شماتیک جریان برشی رو به بالا و جریان برشی رو به پایین. 100
شکل ‏5‑37 تأثیر کیفیت شبکه بر روی الف) مهاجرت جانبی، ب) تغییر شکل یک حباب برای چهار شبکۀ مختلف. پارامترهای حاکم: 8/0α=λ=، 10Red=، 5/0Ca= و 10Fr=. 101
شکل ‏5‑38 بررسی تاثیر جهت جاذبه بر روی مهاجرت عرضی حباب. 102
شکل ‏5‑39 تأثیر جهت نیروی گرانش بر روی سرعت لغزشی بر حسب زمان بدون­بعد. 103
شکل ‏5‑40 تأثیر عدد فرود بر روی (الف) مهاجرت جانبی، و (ب) سرعت لغزشی.. 103
شکل ‏5‑41 تأثیر عدد فرود بر نرخ مهاجرت حباب. 104
شکل ‏5‑42 تأثیر عدد فرود بر تغییر شکل حباب. 104
شکل ‏5‑43 خطوط جریان در عدد فرود: الف) 10Fr= و ب) 50Fr=. 105
شکل ‏5‑44 تأثیر عدد اتوش بر روی شکل حباب. الف) 1Eo=، ب) 10Eo= و ج) 100Eo=. 106
شکل ‏5‑45 تأثیر عدد اتوش بر روی خطوط جریان. الف) 1Eo=، ب) 10Eo= و ج) 100Eo=. 108
شکل ‏6‑1 شماتیک لایه مرزی یک حباب. 116
شکل (الف)- 1 طرحوارۀ شبکۀ ساختاریافتۀ منظم. 122
شکل (الف)- 2 نمادگذاری مورد استفاده برای یک شبکۀ جابجا شدۀ استاندارد. فرض شده که فشار در مرکز حجم کنترلی که پیرامونش یک خط صلب ضخیم کشیده شده است، شناخته شده می­باشد. 123
شکل (الف)- 3 نمادگذاری مورد استفاده برای یک شبکۀ جابجا شدۀ استاندارد. مؤلفه­های سرعت افقی در وسط لبه­های سمت چپ و راست ذخیره شده­اند، و نیز مؤلفه­های سرعت عمودی در وسط لبه­های بالا و پایین ذخیره شده­اند. 124
شکل (الف)- 4 نمودار باقیماندۀ فشار. 130
شکل (الف)- 5 نمادگذاری استاندارد برای یک شبکۀ جابجا شده. فرض شده است که فشار در مرکز حجم معیارهایی که اطراف آن یک خط صلب ضخیم کشیده شده است، معلوم هستند. مؤلفه­های سرعت افقی در وسط لبه­های سمت چپ و راست ذخیره شدهاند، و نیز مؤلفه­های سرعت عمودی در وسط لبه­های بالا و پایین ذخیره شده­اند. 131
شکل (الف)- 6 یک حجم معیار در کنار مرزی که سرعت نرمال آن شناخته شده است. 132
شکل (الف)- 7 مرز جریان خروجی. 134




فهرست علائم اختصاری
شعاع حباب
کوچکترین فاصلۀ سطح تا مرکز حباب
عدد کاپیلاری
قطر حباب
تغییر شکل تیلور
مشتق مادی
عدد اتوش
نیروی حجمی به غیر از جاذبه
نیروی ناشی از کشش سطحی
عدد فرود
شتاب جاذبه
اندازۀ هر المان
ارتفاع کانال
تابع نشان گذار
بزرگترین فاصلۀ سطح تا مرکز حباب
عدد مورتون
n
بردار عمود بر سطح المان
فشار
گرادیان فشار
عدد رینولدز حجمی
عدد رینولدز بر مبنای قطر حباب
بردار مماس بر لبۀ هر المان
u
میدان سرعت
سرعت ماکزیمم در کانال
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
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


شبیه سازی عددی حباب در جریان ترکیبی برشی و پوآسوی با عدد رینولدز محدود در حالت سه بعدی


مقاله


پاورپوینت


فایل فلش


کارآموزی


گزارش تخصصی


اقدام پژوهی


درس پژوهی


جزوه


خلاصه


شركت پیشتاز قطعه سناباد ( M S T GROUP ) 109 ص

مقاله درباره سرطان خون

تحقیق در مورد بدنه های سرامیکی

تحقیق در مورد مدیریت منابع انسانی 1

امام محمد تقي (ع) «جواد الائمه » 9 ص

تحقیق در مورد جنگل و چوب

تحقیق؛ فناوري اطلاعات

تحقیق درمورد اینترنت فایروال

تحقیق در مورد سلامت سازماني 23 ص

طرح لایه باز آگهی ترحیم psd (آگهی فوت پدر)