بررسی تحلیلی عددی تولید قطرات غیرهم‌اندازه سیال اتساعی در اتصال تی‌شکل با شاخه‌های غیرهم‌طول

در این مقاله، شکست قطرات غیرنیوتنی شناور در یک سیال غیرنیوتنی به صورت تحلیلی و شبیه‌سازی عددی سه بعدی بررسی شده است. هندسه‌ی در نظر گرفته شده، اتصال تی‌شکل با شاخه‌های غیرهم‌طول است که می‌تواند قطرات با اندازه‌های غیریکسان تولید نماید. نتایج حل تحلیلی و شبیه‌سازی عددی این پژوهش، تطابق بسیار خوبی با یکدیگر دارد. کمیت‌های متعددی از قبیل نسبت دبی شاخه‌ها، نسبت سرعت شاخه‌ها، طول قطره در هر شاخه، طول کلی قطره، گردابی، فشار و لزجت موثر، در طول فرآیند شکست بررسی شده است. در این پژوهش با حل تحلیلی، مقادیر نسبت دبی شاخه‌ها، نسبت سرعت شاخه‌ها، طول قطره در هر شاخه و طول کلی قطره در طول فرآیند شکست به دست آمد. نتایج حل تحلیلی نشان داد که نسبت دبی شاخه‌ها و نسبت سرعت سیال در شاخه‌ها، در طول فرآیند شکست ثابت است. شبیه‌سازی عددی نیز نتایج تحلیلی را تایید نموده و مشخص نمود که نسبت دبی و نسبت سرعت شاخه‌ها، در طول فرآیند ثابت است. همچنین نتایج تحلیلی و عددی نشان داد که طول قطره در هر یک از شاخه‌های فرعی و نیز طول کلی قطره، به صورت خطی در طول فرآیند شکست افزایش می‌یابد و در این مورد نیز، تطابق خوبی بین نتایج حل عددی و تحلیلی مشاهده شد.

Analytical-Numerical Investigation of Unequal Sized Droplets of Dilatants’ Fluid in T-Junction with Unequal Length Branches

In this paper we performed an analytical and 3 dimensional numerical investigation for breakup of nonNewtonian droplets in a nonNewtonian carrier fluid. The system geometry is Tjunction with unequal length branches that can generates unequal sized droplets. Analytical and 3 dimensional numerical results of this research have good agreement with each other. We investigated variation of many quantities during the breakup process such as: flow rate ratio of branches, velocity ratio of branches, droplet length in each branch, whole length of droplet, vorticity, pressure and effective viscosity. The analytical results of this paper reveal the variation of flow rate ratio of branches, velocity ratio of branches, droplet length in each branches and whole length of droplet during the breakup process. The results showed the flow rate ratio of branches and the velocity ratio of branches is constant during the breakup process. Also we observed the droplet length in each branches and whole length of droplet increase linearly during the breakup process. The results showed vorticity near the surface of the droplet is 3 to 7 times the vorticity of the inside of the droplet, therefore the mixing of the materials of the droplet inside increases. Also the maximum vorticity is before reaching the droplet to the center of junction.