شبیه‌سازی هیدرودینامیکی قطرات استخراج مایع- مایع و تأثیر انتقال جرم بر هیدرودینامیک

Abstract

شبیه‌سازی هیدرودینامیکی و انتقال جرمی قطره تولوئن بالارونده در سیال ساکن آب مورد بررسی قرار گرفت. برای شبیه‌سازی هیدرودینامیکی از روش حجم سیال با مدل کشش سطحی CSSو روش PLIC استفاده شد. قطرات در سه رژیم کروی، چرخشی و نوسانی شبیه‌سازی شدند و همخوانی بسیار خوب با نتایج تجربی با میانگین خطای 63/3% به‌دست آمد. همچنین مدل هیدرودینامیکی تحقیق حاضر توانست رژیم نوسانی قطره را در قطر mm 4/4 و قطر قطره با سرعت بیشینه را در قطر mm 5/3 پیش‌بینی نماید که دارای همخوانی بسیار خوب با نتایج تجربی بود. در گام بعدی شبیه‌سازی، به‌منظور تأثیر انتقال جرم در سرعت قطرات تولوئن mm 2، معادلات انتقال جرمی به شبیه‌سازی‌ها اضافه شد. تمامی خواص سیال در شبیه‌سازی‌ها به‌ غیر از کشش سطحی ثابت نظر گرفته شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد بدون در نظر گرفتن تابعیت کشش سطحی با غلظت، سرعت شبیه‌سازی‌شده با نتایج تجربی موجود در مقالات دارای میانگین خطای 83% بود که با درنظرگرفتن آن میزان خطا تا حدود 2% کاهش یافت. گزارش خطوط جریان، شکل قطرات، سرعت محوری و سرعت حدی از نتایج دیگر این تحقیق است.

Keywords

• شبیه‌سازی عددی
• مدل حجم سیال
• استخراج مایع- مایع
• انتقال جرم
• هیدرودینامیک