Çok Fazlı Viskoelastik Akışların Doğrudan Sayısal Modellenmesi

thumbnail.default.placeholder
Tarih
2015
Yazarlar
Muradoğlu, Metin
Izbassarov, Daulet
Süreli Yayın başlığı
Süreli Yayın ISSN
Cilt Başlığı
Yayınevi
Teorik ve Uygulamalı Mekanik Türk Milli Komitesi
Theoretical and Applied Mechanical Turkish National Committee
Özet
Çok fazlı viskoelastik akış sistemlerinin doğrudan sayısal simülasyonu için bir ara-yüz izleme yöntemi geliştirildi. Yöntem tek-alan formülasyonuna dayalı olup damlacık ve ana-akışkandan birinin veya her iki fazın da viskoelastik olması durumlarına doğrudan uygulanabilmektedir. Fazları ayıran ara-yüz Lagrangian bir çözüm ağı ile temsil edilirken akış ve viskoelastik model denklemleri sabit Eulerian çözüm ağı üzerinde çözülmektedir. Viskoelastik etkiler Oldroyd-B, FENE-CR ve FENE-MCR modelleri kullanılarak hesaba katılmıştır. Viskoelastik model denklemlerinin konveksiyon terimleri 5. dereceden WENO yöntemiyle ve diğer uzaysal türevler ise merkezi farklar yöntemiyle ayrıklaştırılmıştır. Zamanda entegrasyon ise tahmin et-düzelt yöntemi kullanılarak 2. dereceden doğru olarak başarılmıştır. Yüksek Weissenberg sayılarında karşılaşılan sayısal karasızlık problemi ise log-konformasyon yöntemi kullanılarak aşılmıştır. Yöntem ilk olarak tek ve çok fazlı test problemleriyle doğrulanmıştır. Daha sonra ise basınç tahrikli ve ani daralma/genişleme içeren tüplerdeki çok fazlı viskoelastik sistemler ve akış-odaklaması yöntemiyle damlacık oluşturma problemlerine uygulanmıştır.
A front-tracking method is presented for direct numerical simulations of viscoelastic two-phase systems in which one or both phases could be viscoelastic. The method is developed using one-field formulation of flow and viscoelastic model equations within the front-tracking framework. The interface is tracked explicitly using a Lagrangian grid while the flow equations are solved on a fixed Eulerian grid. The surface tension is computed at the interface using the Lagrangian grid and included into the momentum equations as a body force. The viscoelastic effects are taken into account using the Oldroyd-B, FENE-CR and FENE-MCR models. A fifth-order WENO scheme is used to approximate the convective terms in the viscoelastic model equations and second-order central differences are used for all other spatial derivatives. A log-conformation method is employed to overcome the high Weissenberg number problem (HWNP) and found to be stable and very robust for a wide range of Weissenberg numbers. The method has been validated for various benchmark single and multi-phase problems. It is then applied to study motion and deformation of viscoelastic two-phase systems in a pressure-driven flow through a capillary tube with a sudden contraction and expansion, and droplet generation in a microfluidic flow-focusing configuration.
Açıklama
Konferans Bildirisi -- Teorik ve Uygulamalı Mekanik Türk Milli Komitesi, 2015
Conference Paper -- Theoretical and Applied Mechanical Turkish National Committee, 2015
Anahtar kelimeler
Alıntı