مطالعه تغییر شکل قطره در جریان بین دوصفحه موازی متحرک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز، استان آذربایجان شرقی، ایران

2 دانشگاه صنعتی سهند

3 عضو هیئت علمی

4 موسسه تحقیقات مواد پلیمری لایبنیتس، دانشگاه صنعتی درسدن آلمان

چکیده

روش المان‌محدود تعمیم‌یافته یکی از روش‌های نوین در حیطه شبیه‌سازی فرآیندهای دارای ناپیوستگی در خواص است که با اصلاح تابع تقریب و کاهش معنادار محاسبات نسبت به سایر روش‌های مرسوم، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با این حال، این روش در حیطه مکانیک سیالات بسیار نوپا است. لذا در این پژوهش با استفاده از روش المان‌‌محدود تعمیم‌یافته به عنوان یک ابزار، به بررسی رفتار یک قطره و عوامل تاثیرگذار بر آن در سامانه‌های نیوتنی-نیوتنی و غیرنیوتنی-نیوتنی اقدام گردید. نتایج به‌دست آمده در این پژوهش و انطباق بسیار خوب آن با نتایج سایر محققان، حاکی از قابلیت استفاده از این روش به عنوان روشی بهینه در حل عددی مسائل مربوط به سیالات است. در این پژوهش با استفاده از روش المان محدود تعمیم‌ یافته، امکان مطالعه رفتار قطره برای حالاتی که تفاوت زیادی میان مشخصات فیزیکی و رئولوژیکی سازنده‌ها از قبیل نسبت ویسکوزیته و کشش بین‌سطحی وجود داشت، فراهم گردید. نتایج به‌دست آمده در این پژوهش نشان داد که رابطه معکوس میان اندازه نهایی قطره با نسبت ویسکوزیته سازنده‌ها ، با ثابت نگاه داشتن پارامترهای رئولوژیکی، وجود دارد. همچنین، مشاهده گردید با افزایش اندازه قطره و اثر دیواره‌ها، میزان تغییرفرم قطره در تمامی نسبتهای ویسکوزیته افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study on the Droplet Deformation Between Two Moving Parallel Plates

نویسندگان [English]

  • Mahdi Salami Hosseini 1
  • Mohammad ali moeeni 2
  • mirkarim razavi aghjeh 3
  • mahdi mostafaian 4
1 Polymer Engineering Department, Sahand University of Technology
2 sahand university student
3 faculty member
4 Leibniz Institute for Polymer Research, Dresden University of Technology
چکیده [English]

One of the most important challenging subjects for scientists is the numerical simulation of the transport phenomena in heterogeneous media. The discontinuity in the properties causes computational errors leading to incorrect estimation of the exact values. Various methods were rendered to reduce the error. Most of these methods are based on the remeshing of the elements to align with discontinuities increasing the calculation cost significantly. One of the powerful methods introduced recently is extended finite element method (XFEM). XFEM is based on the modification of the interpolation functions to capture discontinuities throughout the domain. Using this method in fluid mechanic was merely addressed but recently the approach has been changed. So, in the present study, attempts were made to study the affecting factors on the deformation of Newtonian/Newtonian and non-Newtonian/Newtonian systems. The obtained results showed a good agreement with the experimental results by other scientists. Because of pressure field modification, studying droplet deformation becomes possible, even when rheological properties of component like viscosity ratio and interfacial tension are very different. The obtained results indicated that by fixing all rheological parameters, there will be an inverse relationship between the final droplet size and viscosity ratio of components.

کلیدواژه‌ها [English]

  • extended finite element method
  • droplet deformation
  • two phase systems
  • viscosity
  • Interfacial tension