ردیابی ذرات در شبکه های بدون سازمان

کاربردهای گوناگون جریان های دوفازی در سیستم های صنعتی، بیولوژیکی و ... باعث شده است که این نوع جریانها کانون توجه بسیاری از محققین در زمینه های گوناگون قرار بگیرند. هدف از تحقیق حاضر مطالعه و شبیه سازی حرکت ذرات در یک جریان دوفازی ایزوترم با استفاده از روش هیبریدی اویلری-لاگرانژی می باشد. برای بررسی سیستم هایی که جریان در آنها ماهیت چند فازی دارد لازم است هر فاز بطور جداگانه بررسی شود. بدین منظور فاز سیال از دیدگاه اویلری بررسی شده و برای حل عددی معادلات حاکم بر سیال از نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. همچنین برای شبیه سازی رفتار فاز ذرات از دیدگاه لاگرانژی بهره گرفته شده است بدین معنی که رفتار حرکتی ذرات با کمک نیروهای وارد بر آنها شبیه سازی شده اند. معادلات حاکم بر ذره، معادلات پیچیده ای بوده و غالبا حل تحلیلی آنها میسر نمی باشد بهمین دلیل از روش انتگرال گیری رانگ-کوتای مرتبه ی 4 برای حل عددی استفاده شده است. پس از انتگرال گیری از این معادلات و مشخص شدن مختصات جدید مکانی ذره، لازم است مشخص شود این مکان در چه المانی از سیال واقع شده است بدین منظور لازم است از الگوریتم هایی که برای این هدف طراحی شده اند استفاده کرد. در این تحقیق ضمن بررسی کامل این دسته از الگوریتم ها، از دو الگوریتم بلاسکو-کوردا و هاسل باچر-نجار بخاطر سادگی و قدرت ردیابی برای کد نویسی استفاده شده است. برای سنجش اعتبار الگوریتم ها، دو دسته مساله که یکی حرکت ذرات در میدان های جریان ساده و دیگری حرکت ذرات در جریان های پیچیده، شبیه سازی شده اند. در دسته ی اول حرکت ذرات در چهار نمونه ی مشخص که عبارتند از: حرکت ذرات تحت تاثیر نیروی جاذبه، حرکت ذرات در میدان جریان های چرخشی آزاد و اجباری، وحرکت ذرات تحت تاثیر نیروی براونی ارزیابی شده اند. در دسته ی دوم حرکت ذرات در میدان های پیچیده بررسی شده و رفتار حرکتی آنها در دو نمونه ی مشخص که عبارتند از: حرکت ذرات در یک پله ی معکوس و حرکت ذرات در یک جداکننده ی سیکلونی مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای بررسی صحت مدل سازی مسائل، نتایج حاصل از تحقیق در هر دو بخش با نمونه هایی که حل تحلیلی و عددی برای آنها وجود دارد و همچنین با نمونه های تجربی مقایسه شده اند و در نهایت نشان داده شد که نتایج حاصله با نتایج حاصل از کار دیگران ویا حل های تحلیلی مطابقت خوبی دارد.