شبیه سازی عددی دو بعدی جریان چگال در یک کانال به کمک نرم افزار فلوئنت

در این پژوهش نحوه حرکت جریان چگال- یا جریان های ثقلی، که در اثر اختلاف چگالی بین دو سیال بوجود می آیند - در یک کانال به طور دو بعدی شبیه سازی عددی شده است و مدل بدست آمده جهت بررسی تغییرات سرعت و چگالی، ناپایداری های سطح مشترک دو سیال و ایجاد گردابه ها مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش با استفاده از توانایی ها و قدرت محاسباتی روش های عددیدینامیک سیالات محاسباتی 2 این مدل شبیه سازی شده است. بدین منظور نرم افزار فلوئنت 6.3.26 و روش احجام محدود، مورد استفاده قرار گرفته اند. معادلات حاکم بر مسئله، شامل یک معادله پیوستگی و دو معادله ممنتوم و یک معادله کسر حجمی سیال 3 در جریان دو فازی است. شبکه بندی بصورت غیر یکنواخت در نظر گرفته شده است. جریان چگال داخل کانال شبیه سازی شده و بر اساس نمونه فیزیکی ساخته شده در سال 1390 در آزمایشگاه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال دانشکده علوم و فنون دریایی شبیه سازی گردیده است. مقایسه نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی با دستاوردهای آزمایش های تجربی بر تطابق چشمگیر داده های روش عددی با واقعیت دلالت دارد که خطای آن 0/1تا0/4 درصد براورد شده است نتایج به دست آمده با تجزیه و تحلیل نمودارهای مقادیر سرعت جریان چگال، نشان داد که با افزایش چگالی سیال، سرعت جریان چگال افزایش یافته و ناپایداری در سطح مشترک دو سیال با سرعت بیشتری بوجود می آید، این ناپایداری ها نهایتاً باعث ایجاد گردابه هایی می گردد که با افزایش چگالی، قطر این گردابه ها نیز افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

شبیه سازی عددی ، جریان چگال ، اختلاف چگالی ، کانال ، فلوئنت