شبیه سازی تغییر شکل و تجزیه قطره در حضور میدان الکتریکی در محیط متخلخل با استفاده از روش شبکه بولتزمن

به منظور شبیه سازی جریان چندفازی در حضور میدان الکتریکی با استفاده از روش شبکه بولتزمن از سه تابع توزیع استفاده می شود که دو تابع توزیع به منظور استفاده از مدل مبتنی بر میدان فاز هی- چن- ژانگ و یک تابع توزیع به منظور حل میدان پتانسیل است. در ابتدا با استفاده از قانون لاپلاس و آزمون رهاسازی قطره توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال کشش سطحی سنجیده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که برنامه عددی حاضر، قادر است نیروی کشش سطحی تنظیمی را به خوبی مدل کند. سپس با استفاده از شبیه سازی ناپایداری رایلی- تیلور توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال نیروهای حجمی سنجیده شده است که نشان می دهد نتایج برنامه عددی نوشته شده با نتایج عددی موجود در مراجع همخوانی نزدیکی دارد. در این پژوهش برای اولین بار، اثر حضور میدان الکتریکی بر قطره غوطه ور در یک سیال دیگر و به علاوه حضور قطره در محیط متخلخل با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. بدین منظور ابتدا حرکت قطره در اثر اختلاف پتانسیل در محیط های متخلخل و غیرمتخلخل بررسی شده است. پس از مدل سازی حرکت قطره در اثر اختلاف پتانسیل، دو میدان الکتریکی در جهت عکس یکدیگر به قطره وارد شده است تا تغییر شکل قطره بررسی شود. سپس با اعمال تست های مختلف نشان داده شده است که در یک اختلاف پتانسیل مشخص، قطره پس از تغییر شکل زیاد، تجزیه شده و به قطرات کوچک تر تقسیم می شود. تجزیه قطرات در یک امولسیون پیش مخلوط، تکنیکی رایج در تولید قطرات مونودیسپرس است. وجود قطرات مونودیسپرس در یک امولسیون باعث بهبود خواص فیزیکی از نظر کارشناسان علم پلیمر می شود

Keywords:

Lattice Boltzmann Method , Multiphase Flow , Electric Field , Droplet Deformation and break-up , Porous Media , روش شبکه بولتزمن , جریان چند فازی , میدان الکتریکی , تغییر شکل و تجزیه قطره , محیط متخلخل