جلسه دفاع رساله دکتری مهندسی مکانیک- گرایش تبدیل انرژی آقای بهنام خلیلی
موضوع: شبیهسازی عددی سیستمهای حاوی ذرات جامد معلق در جریان برشی با استفاده از ترکیب روشهای بولتزمن و نمایه هموار
استادان راهنما: دکتر محمود اشرفی زاده- دکتر احمدرضا پیشه ور
استادان داور: دکتر سوهان کار- دکتر کوهی کمالی- دکتر جعفری
چیکده :
جریان برشی حاوی ذرات جامد معلق در سیال، مسئلهای پرکاربرد در بسیاري از فرآیندهای صنعتی و طبیعی میباشد. وجود ذرات جامد و اندرکنشی که با یکدیگر دارند، موجب ایجاد پدیدههای مهمی همچون تجمع و چسبندگی ذرات در جریان برشی میشود. این چسبندگی نه تنها بر رفتار کلی جریان حاکم تأثیر گذاشته، بلکه تغییراتی را در خواص رئولوژیکی جریان حاکم ایجاد میکند. بسته به نوع فرآیند و هدفی که دنبال میکند، چسبندگی میتواند مفید یا مضر باشد. صنعت پیل سوختی و بهطور خاص فرآیند آمادهسازی محلول لایه کاتالیستی مربوط به آن، یکی از صنایعی است که چسبندگی ذرات معلق تأثیر بسزایی در راندمان و طول عمر آن خواهد داشت.
ازاینرو هدف پژوهش حاضر شبیهسازی سیستمی حاوی ذرات جامد معلق در جریان برشی بهمنظور مطالعه رفتاری جریان حاکم و همچنین بررسی عوامل تأثیرگذار بر پدیده چسبندگی و خوشهای شدن ذرات جامد میباشد. در این پژوهش در گام اول تلاش گردید روشی مناسب جهت شبیهسازی جریانهای برشی حاوی ذرات جامد استفاده شود. بدینجهت ترکیب روشهای شبکه بولتزمن و نمایه هموار مورد استفاده قرار گرفت. در ادامه بهمنظور ایجاد یک محیط برشی تناوبی و از بین بردن اثرات دیواره جامد، شرط مرزی لیز-ادواردز با روشهای فوق ترکیب و توسعه داده شد. چالشهای مهم در شبیهسازی محیط تناوبی برشی همچون عبور ذرات از نواحی و گوشههای ناحیه محاسباتی و اثراتی که این عبور بر نیرو و گشتاور ذرات دارند بهطور کامل مطالعه و بررسی شد. در گام بعدی اندرکنشهای هیدرودینامیکی میان ذرات جامد با مدل نیروی جدید شبیهسازی شد. اثر پارامترهای تأثیرگذار همچون عدد رینولدز برشی و کسر حجمی بر چسبندگی و خوشهای شدن ذرات مورد بررسی قرار گرفت. ویسکوزیته مؤثر نسبی مخلوط حاصله محاسبه و تأثیر افزایش رینولدز برشی و کسر حجمی بر این پارامتر بررسی شد. درنهایت اثر پردازش موازی بر زمان محاسبات مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد کد نویسی بر پایه کارت گرافیک میتواند تا چندین برابر زمان محاسبات را کاهش دهد.
