شبیه سازی سه بعدی و همزمان هیدرودینامیک، انتقال جرم وانتقال حرارت در آکنه های ساختار یافته

این تحقیق شامل دو بخش مجزا می باشد. در بخش اول حرکت فیلم مایع بر روی صفحات صاف و موجدار به منظور بررسی تاثیر موجدار شدن سطح بر خصوصیت ترشوندگی آن با مطالعه بیشینه ضخامت و پهنای فیلم مایع، بدون حضور فاز گاز در حالت گذرا شبیه سازی شده است. مطالعات نشان داد که پهنای فیلم مایع با کاهش زاویه سطح شیب دار، هنگامیکه زاویه کمتر از 45 درجه می شود، به سرعت افزایش می یابد. ضخامت فیلم مایع هنگامیکه زوایه سطح شیب دار بین 45 تا 65 درجه است ثابت باقیمانده و کاهش زاویه تماس سبب بوجود آمدن فیلمی با پهنا و ضخامت بیشتر می شود. کشش سطحی تأثیر چندانی بر پروفیل فیلم مایع نداشته و پهنا و ضخامت فیلم نیز متناسب با ویسکوزیته تغییر می نماید. از مقایسه نتایج حرکت فیلم مایع روی صفحه صاف با صفحه موجدار مورب مشخص شد که در زاویه تماس کوچک (5/24 درجه) مقدار بیشینه سرعت فیلم مایع برای صفحه موجدار بیش از صفحه صاف می باشد، اما پهنای فیلم مایع کمتر و بیشینه ضخامت فیلم مایع بیشتر است. بنابراین مشخص می شود که موجدار شدن سطح در زاویه تماس های کوچک، سبب افزایش سرعت حرکت فیلم مایع شده و مانع از پخش شدن آن بر روی صفحه می شود. برای زاویه تماس های بزرگتر (67 درجه)، سرعت حرکت فیلم مایع کاهش یافته و پهنای آن افزایش می یابد. میزان بیشینه ضخامت فیلم مایع نیز تقریباً ثابت خواهد ماند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که موجدار شدن صفحات در هنگامیکه زاویه تماس مایع با جامد بزرگ باشد سبب افزایش سطح تماس فاز گاز – مایع می شود. در بخش دوم در ابتدا جریان تک فازی هوا در داخل یک المان کامل از flexipac 1y بصورت پایا شبیه سازی شد و سپس هیدرودینامیک جریان دوفازی آب-هوا مورد مطالعه قرار گرفته است. در این قسمت چهار مدل مختلف توربولان بررسی و مشخص شد که بهترین مدل برای آنالیز cfd آکنه های ساختار یافته مدل k-? می باشد. پس از آن، آنالیز cfd برای شبیه سازی همزمان پدیده های انتقال اندازه حرکت، جرم و حرارت برای مخلوط دو جزیی سیکلوهگزان-نرمال هپتان انجام پذیرفت. در این بخش نیز چهار مدل توربولان مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد که مدل k-?، بهترین و دقیقترین مدل دوپارامتری برای بررسی اغتشاش در آکنه های ساختار یافته می باشد. همچنین شبیه سازیها نشان داد که درصورت عدم امکان استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی برای بدست آوردن توزیع دما، می توان در سیستمهای مشابه که واکنش شیمیایی رخ نمی دهد از فرض تعادل ترمودینامیکی اشتفاده نمود و توزیع دمای گاز و مایع را با اختلاف دمای حدود 7/0 درجه سانتیگراد نسبت به محاسبات cfd بدست آورد.