بهروز ظفرمند - استادیار علمی- صنعتی مجتمع عالی آموزشی |ژوهشی صنعت آب و برق خراسان

در این مقاله به بررسی جریان حباب های گاز در داخل یک کانال ساده با جریان در هم پرداخته می شود. از آنجا که تعیین مسیر،موقعیت و سرعت لحظه ای هر حباب بستگی به سرعت لحظه ای سیال دارد و تعیین محل دقیق حباب در هر لحظه زمانی قابل پیش بینی نیست،لذا نمی توان از یک شبکه ثابت برای حل لحظه ای سرعت سیال استفاده نمود. روش ورتکس های تصادفی روشی است برای تعیین سرعت سیال در هر نقطه از کانال بدون نیاز به تعیین سرعت در تمام شبکه اتمام نقاط سیال.این روش مبتنی است بر حل معادله انتقال ورتیسیته در دو مرحله جابجایی و پخش در این روش به منظور ارضای شرایط مرزی،ورتکس ها بر روی دیواره های جامد به وجود می آیند و توسط دو مکانیزم جابجایی و پخش در میدان جریان حرکت خواهند نمود.حرکت هر ورتکس ناشی از سرعت پتانسیل سیال بعلاوه مجموعه سرعتهای القاء شده توسط ورتکس ها و تصاویر آنها در مرکز ورتکس مورد نظر می باشد. به همین ترتیب سرعت لحظه ای در هر نقطه دلخواه از سیال نیز با استفاده از ورتکس ها،تصاویر آنها و جریان پتانسیل در آن نقطه به دست می آید.چنین میدان سرعتی لحظه ای است و می توان با استفاده از آن سرعت متوسط و نوسانات آن ا نیز استخراج نمود. در این مقاله تعدادی حباب در کانال رها شده و سپس با استفاده از توزیع سرعت لحظه ای سیال و معادله کمکی حرکت حباب،سرعت وموقعیت هر حباب در لحظه بعدی محاسبه می شوند. معادله کمکی همان معادله نیوتن بوده ونیروهای مؤثر بر حباب نیروی ناشی از گرادیان فشار،نیروی جرم اضافه شده، درگ ،نیروی شناوری، لیفت و نیروی دیواره می باشند. پس از محاسبه مسیر حباب ها دیده شد که حباب ها در جریان رو به بالای مایع، بصورت دسته جمعی به سمت دیواره و در جریان رو به پایین مایع، بطرف مرکز کانال مهاجرت می کنند و در هر حالت منحنی های بدست آمده Void Fraction با نتایج تجربی کلیفت [1] انطباق بسیار خوبی دارند. عدد رینولدز جریان مایع Re= 50000 در نظر گرفته شده است.

جریان دو فازی درهم مایع حباب –مهاجرت حباب ها در کانال های عمودی