شبیه سازی عددی برخورد عمودی یک قطره غیر نیوتنی به یک فیبر افقی با مقطع دایروی بصورت دو بعدی با روش عددی حجم سیال (vof)

در این پژوهش برخورد یک قطر? غیر نیوتنی به یک فیبر نازک با مقطع دایروی با استفاده از روش حجم سیال شبیه سازی شده است. برای این منظور از نرم افزار منبع باز openfoam استفاده گردید. پیش از انجام این شبیه سازی، جهت حصول اطمینان از کد، ابتدا، جریان سیال غیرنیوتنی با مدل توانی در یک حفر? مربعی که دیواره های بالایی و پایینی آن دارای سرعتی برابر و همجهت می باشند، شبیه سازی گشت و با نتایج عددی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این شبیه سازی کاملاً منطبق بر نتایج پژوهش های انجام شد? پیشین بوده است. در ادامه، برخورد یک قطر? غیر نیوتنی با مدل توانی به فیبر شبیه سازی شد. جهت انجام اعتبار سنجی، نتایج حاصل از شبیه سازی در حالت n=1، که معادل رفتار سیال نیوتنی است، با نتایج حاصل از پژوهش تجربی مقایسه شد که نتایج با دقت مناسبی با نتایج تجربی ارائه شده مطابقت داشته است. جهت درک تفاوتهای رفتار یک سیال غیر نیوتنی در مقایسه با یک سیال نیوتنی، چگالی ، کشش سطحی و ضریب ویسکوزیت? مدل توانی به ترتیب برابر چگالی ، کشش سطحی و ویسکوزیت? آب قرار داده شد و با تغییر شاخص سیال توانی ، تغییر رفتار قطر? غیر نیوتنی بررسی و با نتایج بخش قبل مقایسه شد. نتایج این پژوهش نشان می دهند که با تغییر مقدار n قطره رفتار های متفاوتی از خود نشان میدهد. در سیالات برشی نازک ، با کاهش شاخص سیال توانی n، در یک سرعت ثابت، شعاع آستان? جذب کاهش خواهد یافت. اما در سیالات برشی ضخیم ، با افزایش شاخص سیال توانی در یک سرعت ثابت شعاع آستان? جذب افزایش خواهد یافت. همچنین، در سیالات برشی نازک، در اعداد n کوچک، با افزایش سرعت، شعاع آستان? جذب کاهش خواهد یافت. در سیالات برشی ضخیم نیز، در اعداد n بزرگ، با افزایش سرعت، شعاع آستان? جذب کاهش می یابد اما این روند در سرعت های بالا کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان دهند? آن است که بطور کلی، با افزایش سرعت، شعاع آستان? جذب قطره کاهش مییابد، به عبارت دیگر با افزایش قطر قطره، سرعت آستان? جذب، که در آن قطره بطور کامل توسط فیبر جذب میگردد، کاهش مییابد. نتایج حاصل از برخورد قطرات غیرنیوتنی به فیبرهای آبدوست نشان می دهند که فیبرهای آبدوست با افزایش نیروی موئینگی تمایل به حفظ قطره داشته و در مقابل نیروهای اینرسی و گرانش مقاوت بیشتر از خود نشان می دهند. لذا، شعاع آستان? جذب را در مقایسه با فیبرهای آبگریز افزایش می دهند. بلعکس، در فیبرهای آبگریز، تمایل قطره به تر نمودن فیبر کاهش یافته و قطره پس از برخورد به فیبر تمایل به بازگشت از سطح را از خود نشان می دهد. در واقع، در فیبرهای آبگریز نیروی موئیینگی سهم کمتری در حفظ قطره بر روی فیبر ایفا مینماید. بنابراین شعاع آستان? جذب در این فیبرها کاهش می یابد.