بررسی حرکت و ته نشینی ذرات در جریان مغشوش درون کانال شبیه سازی شده به روش شبکه بولتزمن

در کار حاضر به بررسی عددی حرکت و ته نشینی ذرات در جریان آشفته درون کانال عمودی و افقی با عدد رینولدز برشی 180 پرداخته شد. هم چنین اثر زمان آرامش ذرات ، ، بر نمایه های آماری مانند سرعت های متوسط و نوسانی در کانال عمودی مورد بررسی قرار گرفت. قبل از مطالعه رفتار ذرات، شبیه سازی جریان سیال به روش ادی های بزرگ به همراه مدل اسماگورینسکی بهبود یافته در روش شبکه بولتزمن عمومی انجام شد. با توجه به بازده بالا و کد نویسی آسان تر این روش نسبت به سایر روش های مرسوم دینامیک سیالات محاسباتی، بهره گرفتن از آن برای دستیابی به میدان سرعت سیال و پیش بینی رفتار ذرات در جریان مغشوش بسیار مناسب است. در معادله حرکت ذرات نیروهای درگ، لیفت، براونی، جاذبه و شناوری در نظر گرفته شد و از روش لاگرانژی برای دنبال کردن ذرات در طیف وسیعی از زمان های آرامش ،‍‍‍‍‍ ، استفاده گردید. نتایج مربوط به سرعت ته نشینی ذرات با داده های آزمایشگاهی و داده های حاصل از فرمول های تجربی مورد مقایسه قرار گرفت و نشان داده شد که در کانال افقی سرعت ته نشینی ذرات بیش تر از کانال عمودی می باشد. سرعت های متوسط و نوسانی ذرات با نتایج مربوط در جریان شبیه سازی شده به روش مستقیم مورد مقایسه گرفتند. اثر افزایش بر افزایش سرعت های متوسط و نوسانی ذرات در جهت جریان به دلیل مهاجرت ذرات پرسرعت از نواحی مرکزی کانال به سمت دیواره به درستی پیش بینی گردید. هم چنین مشاهده گردید که با افزایش و در نتیجه تبعیت کم تر ذرات از جریان سرعت نوسانی ذرات در جهت عرضی کاهش می یابد. نحوه قرار گیری ذرات در مرکز کانال و در نزدیکی دیواره نیز به صورت کیفی نشان داده شد.