شبیه سازی عددی جریاى سیال در یک محیط متخلخل با اجسام بیضوی همشکل با روش مرز غوطه ور

با توجه به کاربرد گسترده محیط های متخلخل در مسایل مربوط به اهمیت آب های زیرزمینی و منابع نفت شناخت دقیق مباحث مربوط به این موضوع در محیط های متخلخل ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه، یک شبیه سازی CFD برای مطالعه جریان سیال تراکم ناپذیر در یک محیط متخلخل، شامل اجسام بیضوی هم شکل با آرایش تصادفی، با استفاده از نرم افزار متن باز OpenFOAM و با روش نوین مرزغوطه ور انجام شده است. برتری اصلی این روش ها نسبت به سایر روش های موجود، نیاز نداشتن به ایجاد یک شبکه منطبق بر مرز است. در روش های مرزغوطه ور معادلات حاکم بدون در نظر گرفتن مرز جسم غوطه ور بر روی یک شبکه کارتزن یکنواخت گسسته می شوند و شرایط مرزی بصورت غیر مستقیم از طریق اعمال تعدادی نیرو متمرکز اعمال می شوند. روش مرزغوطه ور بکار برده شده در نرم افزار OpenFOAM روش نیروی گسسته با اعمال مستقیم شرایط مرزی است. معادلات ناویر استوکس با روش حجم محدوده حل شدند و الگوریتم SIMPLE برای کوپل فشار و سرعت مورد استفاده قرار گرفت. براساس نتایج شبیه سازی افت فشار بستر محاسبه شده و جهت اعتبار سنجی، نتایج با معادله کارمن کوزنی مقایسه شده است. توافق خوبی بین نتایج شبیه سازی و نتایج بدست آمده از این معادله مشاهده شد در ضمن جریان سیال درون این محیط های متخلخل آرام فرض شد. افت فشار برحسب سرعت برای تخلخل های مختلف بررسی شد که با افزایش تخلخل، افت فشار کاهش یافت و همچنین به بررسی اثر سرعت بر روی نفوذپذیری بدون بعد برای تخلخل های 0/8 و 0/9 پرداخته شد که با افزایش سرعت، نفوذپذیری ثابت می ماند و وابسته به پارامتر سرعت نبود.

Keywords:

محیط متخلخل , دینامیک سیالات محاسباتی , مرزغوطه ور OpenFOAM