بررسی دقت و پایداری یک مدل بهبودیافته اعمال نیروی بین مولکولی در روش شان و چن برای شبیه سازی حباب ساکن واقع در یک میدان دوفازی

این مطالعه به بررسی دقت و پایداری یک مدل بهبود یافته اعمال نیروی بین مولکولی در کنار روش های ادغام این نیرو و معادله های حالت گوناگون می پردازد. برای ارزیابی این مدل از هشت روش نیرودهی و پنج معادله حالت شان-چن، کارنهان-استارلینگ، پنگ-رابینسون، واندروالس و سواو-ردلیچ-وانگ استفاده شد. تاثیر زمان آسایش و دمای کاهیده بر دقت، بازه پایداری و میزان تولید سرعت های جعلی حباب مورد بررسی قرار گرفت. در بین مدل های ادغام نیرویی روش اختلاف دقیق در کنار روش اعمال نیروی بهبودیافته و همچنین معادله حالت کارنهان-استارلینگ بهترین دقت و بازه پایداری را دارا می باشد. نتیجه ها نشان می دهد که این ترکیب کم ترین میزان سرعت های جعلی را در میدان ایجاد می کند. میزان خطا در مدل بهبودیافته در مقایسه با مدل های بین مولکولی موجود به میزان چشمگیری کاهش یافته است، کم ترین میزان خطای مدل بهبودیافته در کنار روش ادغام نیرویی اختلاف دقیق و معادله حالت کارنهان-استارلینگ اتفاق می افتد که برابر ۴/۰% می باشد. این در حالی است که این خطا در شرایط همانند برای مدل نیرویی بین مولکولی برابر ۶/۳% است. در زمان های آسایش گوناگون، هم­زمان بیش ترین بازه پایداری و کم ترین خطا مربوط به روش اختلاف دقیق می باشد. این روش بهترین عملکرد را در بازه زمان آسایش ۸/۰ تا ۱ دارد. کم ترین خطای این روش برابر ۸/۱% است که در کنار معادله حالت کارنهان- استارلینگ و در زمان آسایش ۸/۰ و  دمای کاهیده ۵۴/۰ اتفاق می افتد. با مقایسه تغییرهای سرعت های جعلی روش های معرفی شده در بازه زمان آسایش ۵۷/۰ تا ۲ مشخص شد که سرعت های جعلی همواره با کاهش دمای کاهیده افزایش پیدا می کنند.

کلیدواژه ها:

شبکه بولتزمن ، روش شان و چن ، مدل های نیروی بین مولکولی ، روش های ادغام نیرویی ، معادله حالت غیر ایده آل ، تابع شبه پتانسیل ، زمان آسایش ، شبیه سازی حباب ساکن