مطالعه رفتار قطره نیمه رسانا در حضور میدان الکتریکی: تاثیر نسبت های لزجت و رسانایی الکتریکی

در این پژوهش، رفتار هیدرودینامیکی قطره نیمه رسانا تحت تاثیر میدان الکتریکی شبیه سازی می شود. از روش سطح تراز برای ردیابی سطح مشترک و از روش سیال مجازی برای مدل کردن کمیت های ناپیوسته در سطح مشترک استفاده می شود. با استفاده از مدل نشت عایق تیلور، میدان الکتریکی و نیروی الکتریکی اعمالی به سطح مشترک دو سیال به دست می‌آید. نتایج شبیه سازی تغییر شکل قطره تحت اثر میدان الکتریکی و ایجاد جریان های القایی در داخل و خارج قطره را نشان می دهد. نوع تغییر شکل بسته به نسبت رسانایی الکتریکی و گذردهی الکتریکی قطره و سیال پیرامون به صورت کشیدگی در راستای میدان (پرولیت) و یا کشیدگی در راستای عمود بر میدان (آبلیت) می باشد. اثر پارامترهای نسبت رسانایی الکتریکی و نسبت لزجت روی رفتار هیدرودینامیکی قطره بررسی می شود. بر اساس نتایج، با افزایش این کمیت ها مقدار تغییر شکل قطره افزایش می یابد. همچنین با افزایش نسبت رسانایی الکتریکی و نسبت لزجت، آهنگ افزایش تغییر شکل قطره کاهش می یابد.

Study of leaky dielectric droplet behavior under an electric field: effect of viscosity and electric conductivity ratios

In this research, hydrodynamic behavior of a leaky dielectric droplet under an electric field is simulated. The level set method is used for interface tracking and the ghost fluid method is used for modeling discontinuous quantities at interface. Using Taylor rsquo;s leaky dielectric model, electric field and electric force at the interface is calculated. Simulation results show the droplet deformation and induced flows inside and outside the droplet under an electric field. Droplet deformation dependent on the electric conductivity and electric permittivity ratio of droplet and surrounding fluid can be as elongation in electric field direction or perpendicular to it. The effect of electric conductivity ratio and viscosity ratio on hydrodynamic behavior of droplet is studied. According to the results, increase in these quantities increases the deformation of droplet. Also, the enhancement rate of droplet deformation is decreased by enhancement of electric conductivity ratio and viscosity ratio.