برخورد قطرات تحت اثر نیروی شناوری در حالت سه بعدی

در این پروژه فعل و انفعالات وابسته به زمان بین دو قطره ی تغییر شکل پذیر لزج غیر هم اندازه که در اثر نیروی شناوری در یک سیال بدون مرز و در اعداد رینولدز محدود، حرکت می کنند، در حالت سه بعدی به صورت عددی شبیه سازی می گردد. در حل معادلات حاکم، از روش جبهه ی پیش رونده اختلاف محدود استفاده می شود. عدد باند به اندازه ی کافی بزرگ در نظر گرفته می شود تا قطرات به طور قابل ملاحظه ای تغییر شکل دهند.اعداد بدون بعد مهم در این پروژه عبارتند از اعداد باند (bo)، مورتن (mo)، رینولدز(re) و نسبت های چسبندگی (??) و چگالی (?). نتایج بدست آمده توسط منگا و استون (1993) در عدد رینولدز صفر نشان می دهد، فیلم نازک بین قطرات به سه طریق متفاوت تخلیه می شود: 1- تخلیه ی سریع 2- تخلیه ی یکنواخت 3- شکل مقعر اینکه تخلیه ی سیال بین دو قطره کدام یک از سه نوع بالا باشد به عدد بدون بعد باند و نسبت چسبندگی (تنها در اعداد باند متوسط)، بستگی دارد. در این تحقیق، بر روی فاصله ی بین دو قطره در هر حالت تخلیه و ویژگی آن ها و همچنین وابستگی آن ها به عدد باند و نسبت چسبندگی مطالعه می شود. به ازای تمامی اعداد باند (1?bo??)، تخلیه با روش اول (تخلیه ی سریع) آغاز می شود. در این حالت نازک ترین ناحیه ی لایه، روی محور تقارن است و سریع ترین تخلیه در این حالت رخ می دهد. با کم شدن فاصله ی جدایی بین دو قطره (با گذشت زمان)، بسته به محدوده ی عدد باند، تخلیه ی سیال بین دو قطره می تواند به حالت دوم و سپس حالت سوم تبدیل شود. در اعداد باند کوچک ((1)o)، هیچ گاه حالت دوم و سوم رخ نمی دهد و از ابتدای حرکت دو قطره، تا لحظه ی ادغام، کمترین فاصله ی بین دو قطره بر روی محور تقارن قرار دارد که همان خصوصیت تخلیه ی سریع است.تنها برای اعداد باند متوسط هر سه حالت تخلیه به وجود می آید. عدد رینولدز برخورد قطرات را در اعداد باند کوچک تحت تأثیر بیشتری قرار می دهد و به طور مشخص فاصله ی بین دو قطره که از شبیه سازی در عدد رینولدز صفر برای اعداد باند کوچک بدست می آید، صحیح نیست و همچنین برخورد دو قطره در شروع حرکت متأثر از عدد رینولدز جریان است. در پایان، با مطالعه ی حرکت چهار قطره، تأثیر افزایش تعداد قطرات، بر روند حرکتشان بررسی می گردد. کلمات کلیدی: برخورد، قطره، نیروی ثقل(شناوری)، سه بعدی