شبيه‌سازي عددي برخورد و حركت حباب در كنار صفحه‌ي مايل به روش حجم سيال

Numerical Simulation of Bubble Impact and Movement alongside Inclined plate with VOF Method

در اين پژوهش برخورد حباب به صفحه مايل شبيه‌سازي‌شده است. براي شبيه سازي از روش حجم سيال در نرم افزار متن باز اپن فوم (حلگر اينترفوم) استفاده شده است. دو سيال غيرقابل تراكم هستند و كشش سطحي بين دوفاز با روش CSF درنظر گرفته مي شود. در مطالعه ي حاضر تاثير پارامترهايي مانند زاويه شيب، زاويه تماسي و اعداد بي‌بعد مورتون و باند بر سرعت و شكل حباب به‌دست‌آمده است. نتايج نشان مي دهد با افزايش زاويه شيب، سرعت حباب افزايش مي‌يابد. دراين مطالعه با تغيير زاويه شيب صفحه مايل سه رژيم جريان معرفي شد. اين سه رژيم عبارت‌اند از: رژيم لغزشي، رژيم پرشي و رژيم زيگزاگي. در زاويه شيب بين 30 تا 40 درجه صفحه از افق، رژيم حباب از حركت لغزشي به حركت پرشي تغيير وضعيت مي‌دهد. همچنين نشان داده شد كه با ثابت نگه‌داشتن عدد مورتون و تغيير عدد باند سرعت و دامنه نوسانات آن افزايش مي‌يابد و با افزايش عدد مورتون در عدد باند ثابت سرعت نوسانات سرعت حباب كم مي‌شود. با افزايش عدد مورتون حركت حباب از حركت شتاب‌دار به حركت سرعت ثابت تبديل ميشود.

In present study, the impact of a single bubble on an inclined wall and its movement is investigated by applying volume of fluid method (VOF) in OpenFOAM open source cfd package using a solver called interFoam. Both phases are incompressible and surface tension between the two phases is estimated by CSF method. The effect of some parameters such as contact angle, wall slope and Bond and Morton dimensionless numbers on bubble shapes and velocity are studied. The numerical results show bubble velocity along wall increases with the increase of wall slope angle. Three bubble regimes are recognized and introduced in this study named: sliding, bouncing, and zigzagging based on wall slope. The bubble regime changes from sliding to bouncing when wall slope changes from 30 to 40 degrees. In constant Morton number, increment of Bond number increases both velocity and amplitude of fluctuations. In addition, an increment of Morton number in constant Bond number decreases velocity and amplitude of fluctuations. Moreover, by increment of Morton number, the bubble motion will change from an accelerating motion to a constant velocity condition.