مطالعه عددی تاثیر شرایط مختلف جریان بر دینامیک برخورد قطرات بین دو صفحه متحرک مختلف الجهت

برخورد قطرات شکل‌پذیر در جریان بین دو صفحه متحرک مختلف الجهت (جریان برشی) به‌صورت عددی توسط حل کامل معادلات ناویر استوکس مورد مطالعه قرار گرفته است. روش عددی به کار گرفته شده اختلاف محدود/ ردیابی جبهه می‌باشد. این روش، ترکیبی از روش‌های تسخیر و ردیابی قطره است. یک شبکه بندی مکعبی، ساکن، سازمان یافته، و جابجا شده برای سیال توده استفاده می‌شود، اما قطره با استفاده از یک شبکه مجزاء بدون سازمان، متحرک، مثلثی و یک بعد کمتر از شبکه سیال کانال دنبال می‌شود. اثرات کشش سطحی نیز از طریق اضافه کردن یک جمله منبع مناسب به معادلات حاکم به حساب آمده است. نتایج نشان داد که با بزرگتر شدن دامنه محاسباتی، قطرات بیشتر تحت تاثیر گردابه‌هایی که بر اثر واکنش متناوب از طرف دیواره‌ها ایجاد می‌شوند، قرار می‌گیرند و مسیر حرکت عبوری از روی یکدیگر به مسیر حرکت برگشتی تبدیل می‌شود. همچنین با افزایش اثرات اینرسی که ناشی از افزایش عدد رینولدز می باشد، قطرات حرکت برگشتی را در کانال بزرگتر انجام می دهند. با افزایش عدد کاپیلاری، پیش روی قطرات به سمت یکدیگر افزایش ‌می ‌یابد.

Numerical study of the effect of different flow conditions on the dynamics of droplet collisions between two opposite moving plates

The collision of deformable drops in the flow between two opposite moving plates (shear flow) has been studied numerically by solving the NavierStokes equations completely. The numerical finite difference/front tracking method is used. This method is a mixed of capturing and drop tracking methods. For a fluid bulk, a structured fixed, cubic and staggered grid would be used, but the drop is tracked using a separate grid triangle irregular and moving grid with a lower dimension than channel fluid grid. The surface tension effects are accounted for by adding appropriate source terms into the governing equations. The results showed that as the computational domain increases, the droplets are more affected by the vortex created by the intermittent reaction of the walls, and their crossing themselves motion path turns to return path. Also, by increasing the effects of inertia due to the increase in Reynolds number, the droplets make a reciprocating motion in the larger channel. As the capillary number increases, the droplets move further towards each other.