1
دانشکده مهندسی دانشگاه بوعلی سینا، همدان ، ایران
2
گروه مکانیک، دانشگاه بوعلی سینا، همدان ، ایران
چکیده
حرکت حباب‌ها روی سطوح شیب‌دار مانند کانال‌های شیب‌دار، دارای کاربردهای علمی و صنعتی بی‌شماری است. در پژوهش حاضر به بررسی و شبیه‌سازی سه‌بعدی حرکت عرضی یک حباب درون کانال شیب‌دار در جریان پواسل، با حضور نیروی گرانش پرداخته شده است. معادلات ناویر- استوکس که شامل کشش سطحی است، به‌صورت عددی به‌وسیله روش اختلاف محدود/ ردیابی جبهه حل می‌شوند. این روش، ترکیبی از روش‌های تسخیر و ردیابی قطره است. نتایج شبیه‌سازی حاکی از آن است که سرعت بدون بعد در جهت جریان با افزایش عدد کاپیلاری افزایش می‌یابد؛ همچنین با افزایش شیب سطح، مقدار نیروی گرانش در راستای جریان ( ) افزایش و مقدار نیروی گرانش در جهت عمود بر جریان ( ) کاهش می‌یابد و حباب به مرکز کانال نزدیک‌تر می‌شود. در بررسی سرعت محوری حباب نسبت به زمان در زاویه‌های شیب سطح مختلف ( )، مشاهده شد که با افزایش مقدار زاویه شیب، سرعت حباب افزایش می‌یابد.
Taylor, G. I. “The formation of emulsions in definable fields of flow,” Proc. Roy. Soc. A, Vol. 146, pp. 501, 1934.
Segre, G. and Silberberg, A. “Behaviour of macroscopic rigid spheres in poiseuille flow, part2. Experimental results and interpretation”, J. Fluid Mech, Vol. 14, pp. 136, 1962.
Karnis, A., Goldsmith, H. L. and Mason, S. G. “The kinetics of flowing dispersions. Part1. Concentrated suspensions of rigid particles,” J. Colloid. Interface. Sci, Vol. 22, pp. 531-553, 1966.
Karnis, A., Goldsmith, H. L. and Mason, S. G. “The flow of suspensions through tubes. Inertial effects,” J. Chem. Engng, Vol. 44, pp. 181-193, 1966.
Kennedy, M. R., Pozrikidis, C. and Skalak, R. “Motion and deformation of liquid drops, and the rheology of dilute emulsions in simple shear flow,” Computers Fluids, Vol. 23, No. 2, pp. 251-278, 1994.
Nourbakhsh, A. and Mortazavi, S. S. “A three-dimensional study of the motion of a drop in plane Poiseuille flow at finite Reynolds numbers,” Iranian J. Science and Technology, Transaction B: Engineering, Vol. 34, No. B2, pp. 179-196, 2010.
Mortazavi, S. S., Afshar, Y. and Abbuspour, H. “Numerical simulation of two-dimensional drops suspended in simple shear flow at nonzero Reynolds numbers,” J. Fluids. Eng, Vol. 133, pp. 1-9, 2011.
Bayareh, M. and Mortazavi, S. S. “Binary collision of drops in simple shear flow at finite Reynolds numbers: Geometry and viscosity ratio effects,” Advances in Eng. Software, Vol. 42, pp. 604-611, 2011.
Pournader, O. and Mortazavi, S. “Three dimensional in teraction of two drops driven by buoyancy,” Computers and fluids, Vol. 88, pp. 543-556, 2013.
Tafreshi, M. M. and Mortazavi, S. S. “Numerical simulation of motion of drops on an inclined channel,” Transactions of Mechanical Engineering, Vol. 37, pp. 119-130, 2013.
Razavieh, A. and Mortazavi, S. “The interface between fluid-like and Solid-like behavior for drops suspended in two-phase Couette flow,” ActaMechanica, Vol. 226, pp. 1105-1121, 2015.
Shahin, H. and Mortazavi, S. “Three-dimensional Simulation of microdroplet formation in a co-flowing immiscible fluid system using front tracking method,” Journal of Molecular Liquids, Vol. 243, pp. 737-749, 2017.
Sedaghatkish, A. and Mortazavi, S. “Simulation of film boiling heat transfer in complex geometries using front tracking method,” Journal of Applied Fluid Mechanics, Vol. 12, No. 3, pp. 931-946, 2018.
Nourbakhsh, A. and Saraei, N. “Numerical study of the effect of different flow conditions on the dynamics of droplet collisions between two opposite moving plates,” Journal of Mechanical Engineering, Vol. 51, No. 4, pp. 473-482, 2022. (In Persian)
Tryggvason, G., Bunner, B., Esmaeeli, A., Juric, D., Al-Rawahi, N., Tauber, W., Han, J., Nas, S. and Jan, Y. J. “Afront-tracking method for the computations of multiphase flow,” J. Computational Physics, Vol. 169, pp. 708-759, 2001.
Unverdi, S. O. and Tryggvason, G. “Computations of multi-fluid flows,” Physica, Vol. D60, pp. 70-83, 1992.
Mohammadi Masiri, S., Bayareh, M., and Ahmadi Nadooshan, A. “Pairwise intercation of drops in shear-thinning inelastic fluids,” Korea-Australia Rheology Journal, Vol. 31, pp. 25-34, 2019.
Goodarzi, Z., Ahmadi Nadooshan, A., and Bayareh, M. “Numerical investigation of off-centre binary collision of droplets in a horizontal channel,” Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol. 40(3), pp. 1-10, 2018.
Bayareh, M., and Mortazavi, S. “Numerical simulation of the motion of a single drop in a shear flow at finite Reynolds numbers”, Iranian Journal of Science and Technology Transaction B-Engineering, Vol. 33, pp. 441-452, 2009.
)
