شبیه‌سازی عددی قطره غیرنیوتنی تحت اثر میدان الکتریکی

در این پژوهش به شبیه سازی عددی قطره نیمه رسانای غیرنیوتنی تحت اثر میدان الکتریکی یکنواخت پرداخته می شود. هدف این تحقیق، مطالعه تاثیر میدان الکتریکی بر هیدرودینامیک قطره غیرنیوتنی و مقایسه رفتار قطرات نیوتنی و غیرنیوتنی تحت اثر میدان الکتریکی است. از مدل قانون توانی برای توصیف رفتار سیال غیرنیوتنی استفاده می شود. از روش سطح تراز برای تعیین موقعیت سطح مشترک و از روش سیال مجازی برای اعمال ناپیوستگی ها در سطح مشترک استفاده می شود. قطره غیرنیوتنی مشابه قطره نیوتنی تحت اثر میدان الکتریکی دچار تغییر شکل می شود. این تغییر شکل ممکن است به صورت کشیدگی در راستای میدان یا در راستای عمود بر آن باشد. با افزایش عدد مویینگی الکتریکی (نسبت نیروی الکتریکی به نیروی کشش سطحی) برای قطرات غیرنیوتنی با ثابت های توانی مختلف، تغییر شکل قطره افزایش می یابد. در این پژوهش، رفتار قطرات غیرنیوتنی با ثابت های توانی مختلف با یکدیگر مقایسه و مشاهده شد که با افزایش ثابت قانون توانی تغییر شکل قطره افزایش می یابد. بر طبق نتایج حاصل، تغییر شکل قطره رقیق‌شونده برشی از تغییر شکل قطره نیوتنی و تغییر شکل قطره نیوتنی از تغییر شکل قطره غلیظ‌شونده برشی کمتر است.

Numerical Simulation of a Non-Newtonian Droplet under an Electric Field

In this research, the deformation of a nonNewtonian leakydielectric droplet suspended in another nonNewtonian fluid under a uniform electric field is simulated. The aim of this research is the studying the effect of the electric field on the hydrodynamic of nonNewtonian droplets and also the comparison between the behavior of Newtonian and nonNewtonian droplets in the presence of an electric field. The power law model is used to describe nonNewtonian fluid behavior. The level set method is employed to determine the location of the interface. Also, the ghost fluid method is used to apply discontinuities at the interface. By applying an electric field, a nonNewtonian droplet deforms similarly to a Newtonian one. This deformation may occur either in the direction of the electric field or perpendicular to it. By increasing the electric Capillary number (ratio of electric force to surface tension force) the deformation of the nonNewtonian droplet with different power law constants increases. In this research, the behavior of different nonNewtonian droplets with different power constants was compared and it was observed that by an increase in the power law constant the drop deformation increases. According to the results, the deformation of a shearthinning droplet under an electric field is less than the deformation of a Newtonian droplet and the deformation of a Newtonian droplet is less than the deformation of a shear thickening droplet.