شبیه سازی غیرخطی ناپایداری انگشتی سیال ویسکوالاستیک

در این مطالعه، ناپایداری انگشتی لزج در جابجایی مخلوط شدنی سیال نیوتنی بوسیله سیال ویسکوالاستیک، مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی سیال ویسکوالاستیک توسط معادله ساختاری کریمینال- اریکسن- فیلیبی صورت گرفته است. سادگی و وابستگی توابع رئولوژیک به نرخ برش از مزایای این معادله ساختاری محسوب می شود. همچنین برای نمایش این وابستگی از مدل کاریو- یاسودا استفاده شده است. در شبیه سازی غیرخطی، با کمک روش طیفی و تبدیلات هارتلی به بررسی تاثیر توابع رئولوژیک سیال ویسکوالاستیک جابجا کننده بر روی این ناپایداری پرداخته شده است. نتایج ارائه شده شامل کانتورهای غلظت، منحنی های میانگین غلظت عرضی، طول اختلاط و بازده جاروبی خواهد بود. نتایج نشان می دهد با تغییر پارامترها در جهت افزایش ویسکوزیته سیال ویسکوالاستیک جابجا کننده، از شدت ناپایداری کاسته شده و شاهد افزایش بازده جاروبی و کاهش طول اختلاط خواهیم بود. همچنین تغییر پارامترها در جهت افزایش ضریب اختلاف تنش نرمال اول در این نوع سیال، در آغاز بازده جاروبی را افزایش داده و سپس با پیشروی زمانی انگشتی ها، کاهش می دهد. این در حالیست که این عامل تاثیر چندانی بر روی طول اختلاط دو سیال نخواهد گذاشت. علاوه بر این، در ناپایداری انگشتی ویسکوالاستیک همانند انگشتی های لزج، مکانیزم های مختلف غیرخطی تعامل انگشتی ها همچون اثر انتشار، بهم پیوستگی و شکافتگی نوک انگشتی ها در کانتورهای غلظت قابل مشاهده است.

کلیدواژه ها:

Fingering instability ، Viscoelastic fluid ، Criminale–Eriksen–Filbey constitutive equation ، ناپایداری انگشتی ، سیال ویسکوالاستیک ، معادله ساختاری کریمینال- اریکسن-فلیبی