تحليل حركت ميكروحباب در جريان چرخشي اطراف اجسام دوار

Investigation of Bubbly Flows Around Rotating Bodies

روش هاي مختلفي براي شبيه سازي جريان هاي دو فاز وجود دارد. روشي كه در اين مقاله ارايه شده است استفاده از يك مدل نيروي ناپايستار با توزيع گوسي مي باشد كه جايگزين حباب ها در جريان مي شود و اثرات ميكروحباب ها را به جريان اعمال مي كند. ويژگي اين روش حل جريان دو فاز به صورت تك فاز و در نتيجه كاهش هزينه محاسباتي به ميزان زياد مي باشد. الگوي جريان ناشي از اين نيروي ناپايستار با نتايج تجربي و تحليلي، اعتبار سنجي شده و مدل براي شبيه سازي جريان آشفته داخل كانال شامل ميكروحباب مورد استفاده قرار گرفته است.جريان آشفته تيلور-كويت (جريان بين دو استوانه هم محور) با روش شبيه سازي گردابه هاي بزرگ در رينولدزهاي مختلف حل شده است. مدل نيرويي براي اعمال اثرات ميكروحباب ها بر جريان به كار گرفته شده است. نتايج، قابليت مدل نيرويي استفاده شده در مدل سازي جريان حاوي ميكروحباب و همچنين در پيش بيني پديده كاهش درگ توسط ميكروحباب ها را نشان مي دهد. همچنين در اين مقاله به بررسي اثر تزريق ميكروحباب ها روي پروفيل سرعت نزديك ديواره و ساختارهاي توربولانسي جريان پرداخته شده است.

There are different approaches for simulating two-phase flows. In this Paper a Non-Conservative force field is used to model bubble’s effect on the fluid flow. To reach this goal, firstly bubble-fluid interaction model for simulating bubble effect on fluid flow is presented in addition to bubble dynamic analysis in the fluid flow. According to the main idea in this research, two phase flow analysis is reduced to single phase flow. This model makes it possible to use the powerful LES method for simulating this phenomenon. In this present work, two concentric cylinders which inner one rotating with constant velocity (Taylor-Couette flow) is solved by LES method which is the best method in turbulence modeling. Thus, this problem is simulated for different Reynolds numbers. Moreover, the results are compared with DNS method. Furthermore, the effects of micro bubble injection on the velocity profile and turbulence intensity are discussed. On the other hand, the effects of micro bubble number on drag reduction are investigated.