ترکیب روش اویلری-لاگرانژی و اویلری-اویلری برای مدلسازی عددی جریان چگال حاوی ذره

جریان‌های چگال، به دلیل تفاوت چگالی بین جریان و محیط اطراف، جریان می‌یابند. دسته مهمی از سیال‌های چگال، جریان‌های گل‌آلود نامیده می‌شوند که اختلاف چگالی، به‌خاطر حضور ذرات جامد معلق در سیال ایجاد می‌شود. در کار حاضر، تلاش گردید تا با کنار هم گذاردن دو روش اویلری و لاگرانژی، از مزیت هر یک استفاده نمود، به این صورت که ذرات بزرگ‌تر که به ‌علت سرعت سقوط بیشتر، نقش موثرتری را در مکانیزم رسوب دارند، به صورت لاگرانژی و ذرات کوچک‌تر با روش اویلری محاسبه می‌شوند. برای بدست‌آمدن معیاری برای این دسته‌بندی ذرات، داخل یک کانال ساده، هفت جریان با ابعاد ذرات متفاوت به صورت اویلریاویلری، شبیه‌سازی عددی گردید و با حالت بدون ذره مقایسه شد و هم‌چنین روش اویلریاویلری با نتایج آزمایشگاهی صحت‌سنجی شده است و مشخص گردید زمانی که ابعاد ذرات کوچک‌تر از 12 میکرون باشد، فرآیند رسوب‌گذاری، محسوس نمی‌باشد و می‌توان از اثر حضور این نوع از ذرات چشم پوشی نمود؛ بنابراین روش اویلریاویلری برای ذرات کمتر از 12 میکرون روش مناسبی محسوب می‌شود. اعتبار‌سنجی روش اویلریلاگرانژی با نتایج آزمایشگاهی صورت گرفته است و در نهایت جریان داخل کانال با طیفی از ابعاد ذرات با روش پیشنهاد شده در این پژوهش (ترکیب دو دیدگاه) شبیه‌سازی شده و به تشریح نتایج بدست‌آمده پرداخته شده است. برای انجام شبیه‌سازی‌‌های عددی از توسعه کدهای متن‌باز اپن‌فوم برای لحاظ کردن اثر ذرات استفاده شده است. باتوجه به آشفته بودن جریان از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ برای مدل‌سازی آشفتگی استفاده شده است.

The Eulerian-Lagrangian and Eulerian-Eulerian methods combination for numerical modeling of the particle laden density current

Density currents flow due to the density difference between the current and surrounding environment. An important category of density currents is called turbidity currents, which density difference created as a result of suspended solid particle presence in fluid. In the present study, it is tried to use both EulerianEulerian and EulerianLagrangian methods, to take advantage of each one. In this way, the larger particle that have a more effective role in sedimentation mechanism due to the more falling velocity are calculated as Lagrangian and smaller particles by the Eulerian method. In order to obtain a criterion for particle assortment, seven currents with different particle sizes in the EulerianEulerian model have been numerically simulated in a simple channel and it is compared with no particle case, and also the EulerianEulerian method has been verified with experimental results and identified when the particle sizes is less than 12 micron, the sedimentation process is not appreciable, and the presence effect of these kind of particle can be ignored. Therefore, the EulerianEulerian method is a suitable method for this case. The EulerianLagrangian method validation has been performed with experimental results. Finally, the current inside the channel with a spectrum of particle dimensions is simulated and described the results by the proposed method (the combination of two methods). To perform numerical simulations, the development of opensource OpenFOAM codes has been used to take into account the effect of particle. Due to the current rsquo;s turbulence, a Large Eddy Simulation method has been used for turbulent modeling.