شبیه سازی عددی جریان لزج تراکم ناپذیر غیردائم حول پره نوسان کننده اجباری

در پژوهش حاضر، به بررسی عددی اثرات اختلاط یک میکرومخلوط کننده به صورت دوبعدی پرداخته شده است. این میکرومخلوط کننده دارای پره ی متحرکی است که دو حالت دورانی و نوسانی دارد و باعث اختلاط دو جریان سیال عبورکننده از میکروکانال می شود. این مسئله از نظر اینکه دارای شرط مرزی متحرک و جریان دو مولفه ای است، پیچیدگی های منحصر به فردی دارد. حل میدان با مرز های متحرک یکی از مشکل ترین مسائل دینامیک سیالات محاسباتی است و از قضا بسیاری از مسائل مهم سیالاتی کاربردی به این حوزه تعلق دارند. این حوزه از مسائل وقتی برای حل میدان های واقعی به کار می روند، علاوه بر چالش های زمان رسیدن به جواب و وابستگی نسبی روش های موجود به فیزیک جریان سیال با چالش روش حرکت شبکه در مسائل واقعی روبه رو هستند. در اینجا شبیه سازی مسئله به طور کامل توسط نرم افزار تجاری قدرتمند ansys cfx انجام شده است. برای حرکت شبکه ی اطراف پره ی مخلوط-کننده نیز روش شبکه ی لغزشی موجود در این نرم افزار به کارگرفته شده است. در این روش دو شبکه ی ثابت و متحرک بر روی همدیگر می لغزند و هنگام حل، روی هم افتادن شبکه و یا ایجاد حجم منفی اتفاق نمی افتد. شبکه ی لغزشی از لحاظ محاسباتی سنگین است ولی دقت بالای آن مانع استفاده از آن نمی شود. ابتدا استقلال از شبکه ی به کار گرفته شده در این شبیه سازی مورد مطالعه قرار گرفته و سپس نتایج حاصل از اختلاط جریان دو سیال در طول میکروکانال، بدون حرکت پره ارائه شده است. نتایج بدست آمده از این تحلیل با نتایج موجود از حل شبکه ی بولتزمن، اعتبار سنجی شده است و هیچ تفاوتی در نتایج مشاهده نشد. توافق بین نتایج بدست آمده، توانایی روش های نرم-افزار ansys cfx را در حل این گونه مسائل تأیید می کند. نتایج حاصل از اختلاط در طول میکروکانال در دو حالت حرکت دورانی و نوسانی پره نیز، برای هر عدد رینولدز ارائه و مقایسه شده است.