بررسي عددي عكس العمل الكتروهيدروديناميكي جفت قطره ها

Numerical Investigation of Electrohydrodynamic Interaction of dro‎p Pairs

در اين پژوهش، عكس العمل جفت قطره ها در ميدان الكتريكي يكنواخت خارجي به صورت كاملا سه بعدي شبيه سازي شده است. ميدان الكتريكي با اعمال اختلاف پتانسيل الكتريكي به ناحيه ي حل ايجاد و سپس با استفاده از مدل نشت عايق تيلور، نيروي الكتريكي ناشي از اين ميدان، محاسبه و به معادلات نوير - استوكس اضافه شده است. اين نيرو ميتواند بسته به خصوصيات الكتريكي قطره و سيال پيرامون، باعث تغيير شكل آن به صورت آبليت (كشيدگي در راستاي عمود بر ميدان الكتريكي( و يا پروليت )كشيدگي در راستاي ميدان الكتريكي) و نيز ايجاد جريان هاي القايي داخل و خارج قطره شود. روش عددي مورد استفاده، روش پيشروي جبهه/حجم محدود است. ابتدا با شبيه سازي تغيير شكل يك قطره ي تنها در ميدان الكتريكي و مقايسه ي نتايج آن با نتايج حاصل از يك پژوهش آزمايشگاهي، صحت روش عددي بكار رفته، مورد ارزيابي قرار گرفته است. عكس العمل قطرات آبليت و پروليت نوع اول و دوم، براي موقعيت هاي مكاني مختلف قطرات نسبت به يكديگر انجام شده است. نتايج براي قطرات آبليت، با نتايج حاصل از يك پژوهش ديگر مقايسه شده است. رفتار قطرات آبليت و پروليت نوع اول مشابه هم است در حالي كه قطرات پروليت نوع دوم رفتار متفاوتي را بروز مي دهند.

The Electrohydrodynamic interaction of drop pairs under a uniform electric field is studied by numerical simulations in three dimensions. The electric field is created by imposing an electric potential difference across two parallel plates. The Leaky dielectric model developed by Taylor is used to compute electric force on the drops. This force is added to Navier-Stokes equations as a body force. The drop can obtain an Oblate shape (deform perpendicular to the direction of the electric field) or a Prolate shape (deform in the direction of the electric field) depending on the electric properties of drop fluid and ambient fluid (conductivity and permittivity). The numerical method is a finite volume/Front-tracking method which is used to simulate the multiphase medium. Firstly, it found that the deformation of the drop is in agreement with experimental finding in literature. Then the interaction of two drops placed with different relative configurations inside the channel is studied in detail. This is done for three types of drops as Oblate, Prolate I and Prolate II. For Oblate drops, the results are compared with another existing work in literature. The behavior of Oblate drops and Prolate I are the same but, for Prolate II, drops show different behavior.