شبیه سازی عددی حرکت قطره آب نمک در میدان الکتریکی یکنواخت

در مطالعه حاضر، اثر میدان الکتریکی یکنواخت روی هیدرودینامیک قطره آب نمک در نفت خام مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، از نرم افزار کامسول (comsol) که بر اساس روش المان محدود می باشد، استفاده می شود. نتایج حاصل با نتایج در دسترس، مورد اعتبار سنجی قرار گرفته است و توافق خوبی مشاهده شده است. اثر پارامترهای متفاوت از جمله عدد کپیلاری الکتریکی، عدد رینولدز، جهت میدان الکتریکی و نفوذپذیری الکتریکی نسبی سیال روی فرایند حرکت یک قطره منفرد آب نمک در نفت خام تحت میدان الکتریکی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که تنش های الکتریکی که بر سطح مشترک قطره وارد می شوند، سبب تغییر شکل قطره و کشیدگی آن در راستای میدان الکتریکی می گردند. مقدار این تغییر شکل با افزایش نسبت نیروی الکتریکی به کشش سطحی (عدد کپیلاری الکتریکی) بیشتر می‌شود. همچنین، فرآیند حرکت قطره تحت میدان الکتریکی در راستای عمود در زمان طولانی‌تری نسبت به راستای میدان الکتریکی افقی، در شرایط یکسان، اتفاق می‌افتد. از اینرو، میدان الکتریکی خارجی یکنواخت می تواند برای کنترل غیرتماسی حرکت قطره مورد استفاده قرار گیرد.

Numerical simulation of salt-water drop motion in an Electric field

In the present study, the effect of the uniform electric field on the hydrodynamic of saltwater drops in crude oil is studied. For this approach, COMSOL Multiphysics software is used, which is based on the finite element method. The obtained results are compared and validated with the available numerical and analytical results and good agreement is observed. The effect of different parameters including the electric Capillary number, the Reynolds number, direction of the electric field, and the relative permittivity of fluid, on the movement of a single drop of saltwater in crude oil under the electric field, is investigated. The results reveal that electric stresses at the interface cause drop deformation and elongation in the direction of the electric field. The magnitude of this deformation increased with increasing the ratio of electric force to surface tension (electric capillary number). Also, the motion process of drop takes longer time in vertical electric field compared with the horizontal electric field in the same condition. Therefore, a uniform external electric field can be used for noncontact controlling of a dropping movement.