شبیه‌سازی تغییر شکل و تجزیه قطره در حضور میدان الکتریکی در محیط متخلخل با استفاده از روش شبکه بولتزمن

به‌منظور شبیه‌سازی جریان چندفازی در حضور میدان الکتریکی با استفاده از روش شبکه بولتزمن از سه تابع توزیع استفاده می‌شود که دو تابع توزیع به‌منظور استفاده از مدل مبتنی بر میدان فاز هی چن ژانگ و یک تابع توزیع به‌منظور حل میدان پتانسیل است. در ابتدا با استفاده از قانون لاپلاس و آزمون رهاسازی قطره توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال کشش سطحی سنجیده شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که برنامه عددی حاضر، قادر است نیروی کشش سطحی تنظیمی را به‌خوبی مدل کند. سپس با استفاده از شبیه‌سازی ناپایداری رایلی تیلور توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال نیروهای حجمی سنجیده شده است که نشان می‌دهد نتایج برنامه عددی نوشته‌ شده با نتایج عددی موجود در مراجع همخوانی نزدیکی دارد. در این پژوهش برای اولین بار، اثر حضور میدان الکتریکی بر قطره غوطه‌ور در یک سیال دیگر و به‌علاوه حضور قطره در محیط متخلخل با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی ‌شده است. بدین‌منظور ابتدا حرکت قطره در اثر اختلاف‌پتانسیل در محیط‌های متخلخل و غیرمتخلخل بررسی شده است. پس از مدل‌سازی حرکت قطره در اثر اختلاف‌پتانسیل، دو میدان الکتریکی در جهت عکس یکدیگر به قطره وارد شده است تا تغییر شکل قطره بررسی شود. سپس با اعمال تست‌های مختلف نشان داده شده است که در یک اختلاف‌پتانسیل مشخص، قطره پس از تغییر شکل زیاد، تجزیه شده و به قطرات کوچک‌تر تقسیم می‌شود. تجزیه قطرات در یک امولسیون پیش مخلوط، تکنیکی رایج در تولید قطرات مونودیسپرس است. وجود قطرات مونودیسپرس در یک امولسیون باعث بهبود خواص فیزیکی از نظر کارشناسان علم پلیمر می‌شود

Simulation of Deformation and Break-up of Droplets in the Presense of Electric Field in Porous Media Using Lattice Boltzmann Method

In order to simulate multiphase flow in the presence of dielectric current using the Lattice Boltzmann Method (LBM), three distribution functions are used, two of which for using the HeChenZhang phase field model and one for solving the potential field. Initially, the ability of the code to apply surface tension was tested using the Laplace law and the drop release test. The results show that the present numerical program is capable of modeling well the regulated surface tension force. Then, the Rayleigh -Taylor instability simulation is used to evaluate the codechr('39')s ability in applying volume forces. The results by the developed numerical program are in good agreement with the numerical results in the references. In this study, for the first time, the effect of electric field on a droplet immersed in another fluid and the presence of droplet in a porous medium is investigated by LBM. For this purpose, first the droplet motion due to the potential difference in the porous and nonporous media is investigated. After modeling the droplet motion due to the potential difference, two electric fields areapplied to the droplet to reverse the droplet deformation. Through various tests, it is shown that at a given potential difference, the droplet breaks down after much deformation and is divided into smaller droplets. The decomposition of droplets in a premixed emulsion is a common technique in the production of monodisperse droplets. The presence of monodisperse droplets in an emulsion improves the physical properties of polymer science experts.