شبیه سازی عددی جریان تراوش رو به بالای آب در مقیاس دانه ای محیط دانه بندی شده منظم با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

مقدمه: پدیده مویینگی و تراوش رو به بالای آب در طیف وسیعی از کاربردها از جمله تصفیه آب، سفره های آب زیرزمینی، کشاورزی، پزشکی، مهندسی و صنعت مهم و تاثیرگذار است. این جریان به پارامترهای متعددی از جمله شکل و زبری محیط، زاویه تماس بین آب و دانه بندی، نیروی کشش سطحی و ... حساسیت بالایی دارد.روش­: در این پژوهش با استفاده از کد موازی شده حجم محدود دینامیک سیالات محاسباتی تراوش رو به بالای آب در محیط دانه بندی شده منظم ماسه ای با زبری ها و هندسه های مختلف مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است.یافته ­ها: نتایج حاکی از آن است که زبریهای سطحی مختلف، بهویژه نوع کنگره ای با نقاط تیز بیشتر، زمان تراوش رو به بالای آب را تا ۴ برابر افزایش میدهد؛ زیرا این زبریها با تغییر زاویه تماس و سطح مینیسک، سرعت تراوش رو به بالای آب را کاهش میدهند. نقاط تیز روی دانهبندی باعث ایجاد نوسانات شدید در زاویه مینیسک و تغییر شکل متناوب سطح آب از مقعر به محدب و برعکس می شوند. این پدیده منجر به کاهش شدید سرعت جریان، ایجاد جریان های برگشتی و تشکیل کانون هایی با سرعت صفر در حدود ارتفاعی این نقاط تیز بر روی محور مرکزی می گردد.نتیجه ­گیری: از کمترین تا بیشترین زمان تراوش رو به بالای محیط مورد مطالعه، معادل با بیشترین تا کمترین سرعت تراوش رو به بالا به دلیل پدیده مویینگی و کشش سطحی بین آب و جداره به ترتیب مربوط به دانه بندی نیمه زبر، دندان اره ای، زبر، مواج سینوسی و در نهایت کنگره است تعدد نقاط تیز در راستای محور عمودی و فرورفتگی های جداره موجب کاهش سرعت تراوش رو به بالا و در نتیجه تضعیف اثر مویینگی می شود.

کلیدواژه ها:

آب ، تراوش رو به بالا ، دینامیک سیالات محاسباتی ، مینیسک ، زبری ، دانه بندی