توپولوژي الياف منعطف بلند در جريان ويسكوز؛ مقايسهاي بر روش مدلسازي فيبر به روش زنجيره-ميله با زنجيره-مهره

در اين مقاله به بررسي سير تحول شكل الياف منعطف بلند در يك جريان برشي خطي سيال با رينولدز پايين با استفاده از دو روش عددي شبيه سازي در سطح-ذره شامل زنجيره -مهره و زنجيره-ميله پرداخته شده و نتايج حاصله از دو روش مقايسه مي شوند. در هر دو روش فيبر بصورت زنجيره اي از استوانه هاي صلب كه توسط مفصل گوي و كاسه بهم متصل شده اند، مدل سازي مي شود؛ با اين حال در مدل زنجيره -مهره، هر ميله خود نيز شامل زنجيره اي از مهره هاي كروي است. در تحليل‌هاي پيش رو سيال نيوتني بوده و تنها برهم كنش يك طرفه سيال بر فيبر لحاظ شده است. حركت فيبر در سيال توسط معادلات اول و دوم اويلر توصيف مي شود. در تطابق با نتايج تئوري و تجربي موجود، فيبر بر اساس خواص مكانيكي خود و شرايط جريان سيال، دو رژيم حركتي صلب گونه و منعطف‌گونه از خود به نمايش مي گذارد. نتايج نشان داد كه دوره تناوب فيبر در رژيم حركتي صلب گونه در روش زنجيره-ميله و زنجيره-مهره به ترتيب 0.8% و 1.2% با تئوري جفري اختلاف دارند. در حركت منعطف گونه S-شكل، دوره تناوب محاسبه شده از دو روش اختلاف اندك 1% را نشان دادند. همچنين مشاهده شد كه فيبر در اغلب اوقات همراستا با جهت جريان است و تنها زمان ناچيزي را صرف چرخش مي كنند.