امیره نوربخش

حرکت قطرات شناور در بازه وسیعی از کاربردهای علمی استفاده می شود، که شامل جریان نفت، املاح مخلوط در آب و فرآیندهای پلیمری می باشد. در پژوهش حاضر به شبیه سازی عددی سه بعدی برخورد قطرات تغییر شکل پذیر تحت جریان بین دو صفحه متحرک مختلف الجهت (جریان برشی) در اعداد رینولدز محدود پرداخته شده است. روش عددی به کار رفته شده در این پایان نامه، اختلاف محدود- ردیابی جبهه می باشد که بر مبنای نوشتن یک دسته معادلات بقاء برای کل دامنه حل است، به گونه ای که هر فاز به صورت یک سیال با خواص مادی متغیر رفتار می کند. روش توصیف شده ترکیبی از روش های تسخیر و ردیابی قطره می باشد. یک شبکه ساکن و منظم برای سیال استفاده می شود اما سطح مشترک با استفاده از یک شبکه مجزا با یک بعد پایین تر و به صورت شبکه نا منظم، مثلثی و متحرک ردیابی می شود. اثرات کشش سطحی نیز از طریق اضافه کردن یک جمله منبع مناسب به معادلات حاکم به حساب آمده است. هدف از انجام شبیه سازی ها بررسی تأثیر پارامتر های بی بعد نظیر عدد رینولدز، عدد کاپیلاری، نسبت چسبندگی و نسبت چگالی می باشد. نتایج نشان می دهند که سرعت نسبی قطرات در راستای عمودی جریان قبل و بعد از برخورد، صرفنظر از مقدارآفست (جدایی اولیه قطرات در جریان قبل از اینکه شروع به حرکت کنند) صفر می باشد همچنین شبیه سازی ها نشان می دهد که تغییر شکل قطرات به شدت وابسته به عدد کاپیلاری است. مشاهده شده است که با افزایش عدد رینولدز اثرات اینرسی افزایش می یابد و چسبندگی سیال محیط کاهش پیدا می کند، در نتیجه حرکت قطرات آهسته تر می شود. مشخص شد که شعاع انحنای سطح مشترک با کوچکتر شدن اندازه یکی از قطرات، کاهش پیدا می کند و کشش سطحی در قطره کوچک تر افزایش می یابد، در نتیجه مقاومت قطره در برابر تغییر شکل افزایش می یابد، و چون برخورد قطرات با سطوح کمتر اتفاق می افتد، نرخ تغییر شکل قطرات نیز کاهش پیدا می کند. نتایج نشان داد با بزرگتر شدن دامنه محاسباتی قطرات بیشتر تحت تأثیر گردابه های ایجاد شده در اطراف خود قرار می گیرند و مسیر حرکت عبوری از روی یکدیگر به مسیر برگشتی که در آن قطرات قبل از برخورد شروع به دور شدن از یکدیگر می کنند، تبدیل می شود. تنش برشی بر روی دیواره ها با افزایش شکل پذیری قطرات کاهش می یابد، اما این مقدار با افزایش شعاع قطرات و با نزدیک تر شدن قطرات به دیواره ها، بیش