شبیه سازی جریان سیال در یک مخزن با سطح زیرین متحرک به روش کسر حجمی

در این پایان نامه از روش کسر حجمی سیال برای شبیه سازی جریان سیال تحت رژیم های مختلف آرام و آشفته در شرایط دو فازی (گاز- سیال) و به صورت متغیر با زمان در درون مخزن با سطح زیرین متحرک استفاده شده است. مخزن را دو بعدی به ابعاد 1m 1m با شبکه بندی 100 100 با تعریف شرایط مرزی به صورت دیواره های مجانب ساکن و دیواره زیرین متحرک و سطح بالایی را تحت شرایط فشار اتمسفریک در نظر میگیریم. تمام گردابه های ایجاد شده در مخزن به صورت عددی مدل و آنالیز شده است. نتایج بدست آمده از نرم افزار فلوئنت درحالت شبیه سازی تحریک سینوسی مخزن تطابق خوبی را با داده های آزمایشگاهی و کد نشان می دهند. مدل استفاده شده برای شبیه سازی جریان توربولانت مدل استاندارد می باشد و حل معادلات ممنتوم با روش بالاوزش مرتبه دوم و معادلات کسر حجمی به روش بازسازی سطح آزاد و معادلات انرژی جنبشی و اتلافی اغتشاشی از روش بالاوزش مرتبه اول و روش کنترل حل پیزو استفاده شده است. جریان آرام مطابق انتظاردر زمان زودتر به حل پایدار می رسد ، حال آنکه جریان آشفته در زمان مشابه در بخش میانی حل می باشد. از مقایسه جواب های حالت های پایدار در می یابیم که سیرکولاسیون حاصله در حالت آرام به دیواره سمت راست نزدیک تر و جریان در گوشه پایینی سمت راست تیزتراست . سیرکولاسیون ایجاد شده در جریان آرام متقارن تر است که این نتیجه از نمودارهای توزیع مولفه افقی سرعت نیز حاصل می شود. سرعت سطح آزاد در حالت آشفته در ارتفاع بیشتری به صفر می رسد. در این پایان نامه نتایج حاصله از تغییرات ضریب درگ و تنش برشی در طول صفحه زیرین متحرک و تغییرات ضریب درگ در طول دیواره جانبی سمت چپ در حالت آرام و آشفته بدست امده اند. پروفیل خطوط جریان وسطح آزاد در بازهای زمانی مختلف تا رسیدن به حالت دائمی شبیه سازی و با هم مقایسه گردیده اند. همچنین با تغییر سرعت سطح زیرین و میزان ارتفاع سیال مخزن رفتار جریان سیال مورد بررسی قرار گرفته است.