شبیه سازی عددی قطره در حال سقوط تحت میدان مغناطیسی یکنواخت، با استفاده از روش ترکیبی شبکه بولتزمن و حجم محدود

در مقاله حاضر، سقوط قطره سیال فرو در سیال غیر مغناطیسی تحت اثر میدان مغناطیسی یکنواخت در جریان دوفازی به صورت عددی مطالعه می شود. برای این منظور، از روش ترکیبی شبکه بولتزمن مدل شان- چن و روش حجم محدود استفاده شده است. معادله شبکه بولتزمن با استفاده از اضافه کردن ترم نیروی مغناطیسی جهت به روزرسانی میدان جریان حل می شود، در حالیکه معادله القاء مغناطیسی به روش حجم محدود برای محاسبه میدان مغناطیسی حل خواهد شد. برای اعتبارسنجی حل میدان جریان، مدل مورد نظر توسط آزمون های معروف آزمایش لاپلاس و صعود آزادانه حباب مورد امتحان قرار گرفته است. به منظور اعتبارسنجی میدان مغناطیسی، خطوط پتانسیل مغناطیسی عبوری از دایره نفوذپذیر و تغییر شکل قطره سیال فرو ساکن تحت میدان مغناطیسی شبیه سازی شده است. نتایج عددی مطالعه حاضر با داده های تجربی و عددی محققین قبلی، مقایسه شده و تطابق خوبی مشاهده شده است. تاثیر عدد باند مغناطیسی، ضریب نفوذپذیری مغناطیسی و جهت میدان مغناطیسی بر روی سقوط قطره سیال فرو مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که هرچه عدد باند مغناطیسی یا قابلیت نفوذپذیری مغناطیسی بیشتر باشد، قطره در راستای میدان تغییر شکل بیشتری می دهد. همچنین اگر راستای میدان مغناطیسی عمودی باشد قطره سریعتر سقوط می کند در حالیکه میدان مغناطیسی افقی سقوط قطره را به تاخیر می اندازد.