شبیه سازی عددی نفوذ جریان مایع در یک جسم متخلخل به روش شبکه بولتزمن

در این پژوهش با استفاده از روش شبکه بولتزمن جریان دو فاز در محیط متخلخل مورد مطالعه قرار گرفته است. یافتن آرایش بهینه برای محیط های متخلخل با نسبت تخلخل غیریکسان در سرتاسر محیط برای کم کردن میزان دبی نشتی و نفوذ سیال از اهداف این پژوهش است. روش انتخاب شده برای حل مسئله، روش عددی مزوسکوپیک شبکه بولتزمن بر روی یک شبکه ی D۲Q۹ می باشد. برای ارزیابی کد فرترن مورد استفاده در شبیه سازی ها، ابتدا جریان دو فاز در کانال با سطح آب گریز و آب دوست و سپس قرارگیری قطره بر روی سطح با آبدوستی و آبگریزی های متفاوت شبیه سازی شده است. در ادامه میزان نفوذ سیال در محیط متخلخل با آرایش متفاوت بررسی شده و سپس میزان نفوذ سیال در محیط های متخلخل با جنس های متفاوت از نظر آب دوستی و آب گریزی مورد مطالعه قرار گرفته است. در انتها نیز میزان دبی نشتی هر یک از محیط های متخلخل با آرایش متفاوت بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که ایجاد محیط متخلخل ترکیبی (از دو محیط با نسبت تخلخل های متفاوت) به نحویکه محیط با تخلخل پایین در قسمت زیرین قرار گیرد، از حیث کاهش نفوذ و نشتی بهینه خواهد بود. همچنین با آب دوست کردن سطح، نفوذ سیال درون محیط متخلخل نسبت به حالت آب گریز کند تر اتفاق می افتد.

کلیدواژه ها:

porous medium ، Two-phased flow ، Lattice Boltzmann Method ، Hydrophilic surface ، Hydrophobic surface ، محیط متخلخل ، جریان دوفازی ، روش شبکه بولتزمن ، سطح آبدوست ، سطح آبگریز