طرح هیدرودینامیک ذرات هموار برای شبیه سازی عددی جریان های چند فازی با سطوح مشترک پیچیده

شبیه ‍ ‍‍ سازی عددی مسایل چند فازی با سطوح مشترک پیچیده و جریان های با نسبت چگالی بالا به دلیل پخش ذرات و واگرایی، یکی از چالش های حل عددی می باشد. تحلیل مسایل معدودی با روش هیدرودینامیک ذرات هموار مبتنی بر چگالی برای حل جریان های سطوح مشترک پیچیده صورت گرفته در حالی که اکثر شبیه سازی ها با روش هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم ناپذیرانجام شده است. حل جریان های با نسبت چگالی بالا با روش هیدرودینامیک ذرات هموار با پراکندگی ذرات و واگرایی می باشد. برای رفع پراگندگی ذرات از روش های مختلف از جمله یک نیروی دافعه در سطح مشترک و یا روش تخصیص مقدار مجدد چگالی تصحیح شده استفاده شده است ولی مشکل از هم گسیختگی ذرات در سطح مشترک در زمان های بالاتر وجود دارد. در مطالعه حاضر، یک روش جدید هیدرودینامیکی ذرات هموار بر اساس چگالی استفاده شده است. به منظور جلوگیری از پخش ذرات مخصوصا در سطح مشترک در زمان های پایانی از یک روش ساده با حذف ذرات ناسازگار استفاده شده است. همچنین، طرح بهینه سازی جابجایی ذرات به منظور منظم سازی در سطح مشترک دو فاز با اجرای دقیق الگوریتم تغییر دو مرحله به گونه ای ایجاد شده است که توزیع منظم ذرات به طور پیوسته و محافظه کارانه ای حفظ می شود. برای بررسی دقت شبیه سازی، نتایج شبیه سازی عددی جریان های پوازویل دو فاز با نسبت های ویسکوزیته متفاوت، ناپایداری رینولدز-تیلور، بالا رفتن یک حباب در سیال با حل های تحلیلی و عددی مقایسه شده است که دقت و پیوستگی شبیه سازی حاضر بالاتر و یا همسان با دیگر شبیه سازی ها می باشد.

کلیدواژه ها:

شبیه سازی ، هیدرودینامیک ذرات هموار ، جریانهای چند فازی ، پخش ذرات