مهرداد زکی‌زاده

مهرداد زکی‌زاده


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

جلسة دفاع  کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی




عنوان:

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

 

استاد راهنما:

دکتر امیره نوربخش

 

استاتيد داور:

دكتر محسن گودرزي

دكتر محمد سعيد عقيقي

 

نگارش:

مهرداد زکي زاده

 

زمان: شنبه 30/08/94- ساعت 8:00

مكان: آمفي تئاتر دانشكدة مهندسي



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 اضافی کردن یک جملۀ منبع مناسب به معادلات حاکم به­حساب آمده است. برای تزریق نیروهای کشش سطحی به شبکۀ ساکن از روشی بنام مرز غوطه­ور که توسط پسکین معرفی شده، استفاده می­شود.  هدف از انجام شبیه­سازی­ها بررسی تاثیر اعداد بدون بعد حاکم، نظیر عدد کاپیلاری، عدد رینولدز، نسبت هندسی  بر نحوۀ مهاجرت جانبی است. نتایج نشان می­دهد 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 بشدت 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 حباب در یک موقعیت نزدیکتری نسبت دیواره قرار خواهد گرفت. همچنین تاثیر شعاع حباب بر روی مهاجرت بررسی شده است. مشاهده می­گردد که با افزایش شعاع حباب، مرکز آن در یک وضعیت تعادلی نزدیکتری نسبت به خط مرکزی قرار خواهد گرفت. گرادیان فشار منفی موجب خواهد شد که تغییر شکل ذره بیشتر شود و در نتیجه  ذره 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 تاثیر اعداد بدون بعد حاکم در حضور شتاب گرانشی، نظیر عدد فرود پرداخته می­شود. در اين مورد تغيير شكل حباب بشدت وابسته به عدد اتوش مي­باشد. کار حاضر با برخی از نمونه نتایج داده­های عددی در دسترس مقایسه شده است. همچنین برای اعتبارسنجی، اثر کیفیت شبکه بر روی نتایج چند حالت شبکۀ مختلف بررسی شده است.

واژه­های کلیدی: حباب، جریان ترکیبی برشی ساده و پوآسوی، روش اختلاف محدود-ردیابی جبهه، عدد کاپیلاری، عدد اتوش


Abstract:

Three-dimensional simulations are presented on the motion of a bubble between two parallel plates at a finite Reynolds number in a combined couette-poiseuille flow. The full Navier-Stokes equations are solved by a finite difference/front tracking method on a regular, fixed and staggered grid. Interface is tracked explicitly by connecting marker points on an irregular, triangle and moving grid. The interface effects are accounted for by adding appropriate source terms to the governing equations. The effects of the dimensionless numbers, such as, Capillary number, the Reynolds number, and the geometric ratio on the lateral migration of a bubble are studied in detail. It is found that, a bubble migrates to an equilibrium lateral position about halfway between the wall and the centerline, regardless of its original position. Simulations also show that the bubble deformation depends strongly on the Capillary number. So that, the proper non-dimensional number for the interfacial tension is the Capillary number. As the Reynolds number increases and the radius of the bubble decreases, the equilibrium position moves closer to the wall. Bubbles are more deformed with increasing the negative pressure gradient and move to an equilibrium position closer to the centerline. Shear stress on the walls has changes at the presence of bubbles; depend on the initial position of the bubble. The results showed that by increasing the radius of the bubble and increasing Capillary number, shear stress on the lower wall decreases. In the non-neutrally buoyant case, the gravity force is imposed along the flow direction. The effect of Froude number on the non-neutrally buoyant bubbles is investigated. In this case, the deformation of bubble is strongly dependent on  number. The accuracy of method is assessed by comparison with the other simulations and experiments, and the grid study is done by a number of different grids.


Key Words: bubble, combined couette and poiseuille flow, finite difference-front tracking method, Capillary number,  number.


رزومه

 

مهرداد زكي­زاده

تلفن تماس: 09191228700

ایمیل : m.zakizadeh@basu.ac.ir

ساکن : تهران- خ هاشمي بعد از چهار راه جيحون ك شهيد رضايي نراقي پ2 ط1

 

سوابق تحصیلی

کارشناسی ارشد مهندسي مكانيك دانشگاه بوعلي سينا

  • دانشجو برگزيده آموزشي سال 1393
  • موضوع پايان­نامه: شبيه­سازي عددي حباب در جريان تركيبي برشي و پوآسوي با عدد رينولدز محدود در حالت سه بعدي
  • معدل: 86/15

 

مهارت­هاي نرم افزاري

نام دوره

موسسه آموزشي

گواهينامه

نرم افزار Ansys Fluent

دانشگاه اميركبير

دارد

نرم افزار GAMBIT

دانشگاه اميركبير

دارد

نرم افزار Fortran

دانشگاه اميركبير

دارد

 

تاليفات

عنوان

ژورنال يا كنفرانس

وضعيت

شبیه­سازی عددی جریان دوفازی یک حباب سه­بعدی تحت جریان ترکیبی برشی ساده و پواسل

ژورنال

مدلسازي در مهندسي

در حين داوري

مهاجرت یک حباب در جریان ترکیبی برشی ساده و پواسل در اعداد رینولدز محدود: اثرات نسبت هندسی و عدد کاپیلاری

مجله علمي و پژوهشي مكانيك سازه­ها و شاره­ها

در حين داوري

شبيه­سازي عددي يك حباب معلق شناور در جريان تركيبي كوئت و پواسل صفحه­اي: بررسي اثر جاذبه

فصلنامة علمي و پژوهشي دريا فنون

در حين داوري

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

كنفرانس

شانزدهيمن كنفرانس ديناميك شاره­ها- دانشگاه رازي

پذيرفته شده