مدلسازی جریان سه فازی به روش میدان فاز- بررسی تداخل ناشی از حرکت حباب از درون دو مایع امتزاج ناپذیر

از میان مدل های ارائه شده برای جریان های دو فازی که قابلیت ردیابی فصل مشترک را دارند، تنها مدل میدان فاز (phase field) به سه فاز تعمیم یافته است. اگرچه این مدل برای مقیاس های بزرگ از جریان قابل استفاده نیست اما پس از تطبیق نتایج مدل با داده های تجربی می تواند جزئیات دقیقی از چگونگی جابجا شدن فازها را ارائه کند. در مدل میدان فاز از متغیر(های) میدان فاز برای تعیین حضور و عدم حضور هر یک از فازها استفاده می شود. در این مقاله معادلات حاکم بر مسئله چندفازی در مدل میدان فاز با بیان مفهوم انرژی آزاد سیستم و تعریف پتانسیل شیمیایی ارائه شده است. مسئله ی کلاسیک حباب بالارونده در شرایط عبور از یک فاز و ورود به فاز دیگر به منظور اعتبارسنجی مدل استفاده شده است. حجم مایع سنگینی که به همراه حباب به داخل فاز سبک کشیده می شود تابعی از پارامترهای فیزیکی دو مایع همچون کشش سطحی، چگالی و ویسکوزیته می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که با کاهش اختلاف چگالی دو مایع امتزاج ناپذیر نرخ تداخل نهایی افزایش می یابد که منطبق بر مشاهدات تجربی بوده است و مدل میدان فاز می تواند ابزار مناسبی برای بررسی پدیده های جریان سه فازی باشد.

کلیدواژه ها:

مدل میدان فاز ، شبیه سازی ، جریان سه فازی ، حباب بالارونده