بررسی عددی جریان نانو سیال با حضور نیروهای الکتریکی توسط روش dpd

الکتروریسی یکی از فرآیند های بسیار مهم در تولید نانو الیاف است که در چند سال اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این پایان نامه، استفاده از روش dpd برای مدل کردن بخشی از فرآیند الکتروریسی می باشد. روش dpd یک روش نویدبخش در مدل کردن فرآیند های مزوسکوپی است که در مقیاس های بزرگ معادلات این روش منطبق بر معادلات محیط پیوسته بوده و این در حالی است که در مقیاس های کوچک جواب های این روش منطبق بر جواب های به دست آمده از روش های میکروسکوپی می باشد. در این پایان نامه چندین نمونه شبیه سازی در ابعاد نانو و میکرو انجام شده است که همگی موید توانمندی روش dpd در شبیه سازی مسائل پیچیده و دور از دسترس روش های دیگر، می باشند. برای شبیه سازی فرآیند الکتروریسی ابتدا سعی شده است که ابعاد روش dpd به خوبی شناخته شده و جزئیات آن مشخص گردند. در این راستا مدل های دوفاز و سطح آزاد در روش dpd مورد بررسی قرار گرفته اند و برای تصدیق آنها، معادله ی لاپلاس برای قطره ها ی ساکن در ابعاد میکرو و نانو شبیه سازی گردیده است و نشان داده شده است که این روش بخوبی توانسته، وابستگی خطی معادله ی لاپلاس به شعاع انحناء را مدل سازی نماید. علاوه بر این افتادن قطره در ابعاد نانو تحت نیروهای گرانشی و فشاری نیز شبیه سازی شده است. نتایج این شبیه سازی با شبیه سازی های صورت گرفته در مقیاس ماکرو و آزمایشگاهی، تطابق بسیار خوبی از خود نشان می دهد. نتایج نشان می دهند که در مقیاس نانو افتادن قطره در مدت زمان کمتری رخ می دهد. این پدیده به دلیل بزرگ بودن طول حرارتی بی بعد که معیاری از نوسانات مولکولی بر روی سطح مشترک است، در مقیاس نانو می باشد. نوسانات مولکولی بر روی سطح مشترک در تمامی مقیاس ها حضور دارند ولی اثر آنها بستگی معکوس به مقیاس طولی مسأله دارد. در این پایان نامه، برای اعمال نیروهای الکتریکی نیز الگوریتمی جدید براساس معادلات ماکسول ارائه گردیده که به کمک آن بررسی پدیده های دوفازی در حضور میدان الکتریکی در مقیاس نانو و میکرو توسط روش dpd، امکان پذیر شده است. در راستای تصدیق الگوریتم ارائه شده، فرآیند تشکیل مخروط تیلور در ابعاد نانو مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بیانگر آن هستند که این الگوریتم به خوبی می تواند زاویه ی مخروط تیلور را که برابر 6/98 درجه می باشد را شبیه سازی کند. تشکیل جت سیال نانو و همچنین افتادن قطره با ابعاد نانو تحت میدان الکتریکی که بخش مهمی از فرآیند الکتروریسی را تشکیل می دهند، نیز انجام شده است. نتایج نشان می دهتد که افتادن قطره تحت میدان الکتریکی رفتاری متفاوت در صورت عدم حضور این میدان دارد. همچنین قطره تحت نیروهای الکتریکی با سرعت بیشتری به شعاع مینیمم و طول ماکزیمم خود می رسد.