شبیه‌سازی عددی و بررسی آزمایشگاهی الگوهای جریان دو فازی آب- هوا در کانال‌های افقی ریب‌دار

در این مقاله جریان دو فازی هوا-آب در کانال افقی ریب‌دار، به طور تجربی و عددی بررسی شده است. مطالعات تجربی در آزمایشگاه جریان چند فازی دانشگاه تربیت مدرس و شبیه‌سازی عددی با استفاده از مدل حجم سیال انجام شده است. به منظور بررسی تاثیر ریب‌ها بر رژیم‌های جریان، ریب‌هایی با عرض و گام‌های مختلف، روی دیواره‌های جانبی کانال تعبیه و نقشه رژیم‌های جریان ترسیم شده است. با توجه به بحرانی بودن رژیم اسلاگ در کانال‌های طولانی، جزییات آن در کانال‌های صاف و ریب‌دار بررسی شده است. طبق مشاهدات تجربی، در کانال ریب‌دار رژیم لایه‌ای اتفاق نمی‌افتد. ریب‌گذاری محدوده رژیم اسلاگ در نقشه جریان را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. مقایسه نتایج عددی و تجربی رژیم‌های مختلف جریان در سرعت‌های مشابه نشان می‌دهد که حلگر بکار رفته در پیش‌بینی رژیم‌های مختلف جریان دو فازی توانمند است. از مقایسه دو کانال ریب‌دار مشخص شد که اولین اسلاگ در کانال با ریب‌های کوچک در فاصله دورتر و زمان طولانی‌تر نسبت به ریب بزرگ تشکیل می‌شود. همچنین نتایج عددی و مشاهدات تجربی نشان می‌دهد، ریب‌دار کردن کانال در محدوده سرعت‌های کارکرد منجر به اسلاگ در کانال صاف، محدوده تشکیل اسلاگ را کوچک می‌کند اما در محدوده سرعت‌های منجر به اسلاگ در کانال ریب‌دار، شرایط تغییر رژیم به جریان اسلاگ تسهیل می‌شود که به نفع بهره‌بردار نخواهد بود.