مد لسازي نفوذ سيال با نسبت چگالي بالا در بستر متخلخل لايه اي به كمك معادلات حالت با روش شبكه بولتزمن

در اين مطالعه، نفوذ قطره با نسبت چگالي بالا داخل محيط متخلخل لايه اي به كمك روش شبكه بولتزمن و مدل شب هپتانسيل مدل سازي شده-است؛ بدليل ضعف ذاتي اين مدل در مدل سازي جريان ها با نسبت چگالي هاي بالا، از معادلات حالت ريدليش- كوانگ و پنگ-رابينسون استفاده شده و تاثير دما برروي كشش سطحي بررسي شده است. پس از اعتبارسنجي مدل سازي با چند آزمايش ساده، نفوذ قطره داخل محيط متخلخل لايه اي در نسبت چگالي بالا بررسي شد هاست؛ تاثير عوامل مختلف از جمله نسبت تخلخل و ويژگي آبدوستي يا آبگريزي سطح بر روي نرخ نفوذ و الگوي نفوذ مورد مطالعه قرار گرفته است. براي نشان دادن بهتر نرخ نفوذ، از دو تعريف نرخ نفوذ عمقي و نرخ نفوذ حجمي استفاده شده است. نتايج نشان م يدهند كه با كاهش تخلخل، نرخ نفوذ كاهش م ييابد و آبدوست كردن سطوح نيز در تخلخل هاي پايين بطور كلي موجب افزايش نرخ نفوذ م يشود. همچنين، بررسي الگوي نفوذ نشان مي دهد، نفوذ در حالت آبدوست منسجم و پيستون-مانند پيشروي مي كند و در حالت آبگريز بصورت انگش تدان ههايي و باصطلاح انگشت - مانند نفوذ م يكند. براي بررسي كلي تر پديده نفوذ در ماده متخلخل، كد نوشته شده براي مدل سازي دو جزيي- دوفازي توسعه داده شده است. پس از اعتبار سنجي كد توسعه يافته، الگوي نفوذ در اعداد مويينگي و نسبت ويسكوزيته مختلف بررسي شده و رژي مهاي ويسكوز فينگرينگ و كاپيلاري فينگرينگ مشاهده و براي اولين بار مقايسه شده است.

In this study, drop penetration with high density ratio in layered porous medium is simulated with pseudo- potential lattice Boltzmann model. Due to inherent weakness of this model in simulation of flows with high density ratio, equations of state as Redlich-Kwong and Peng-Robinson are employed in the simulation. The influence of temperature in surface tension is also studied. Drop penetration is investigated in a layered porous medium which is made of four different sections. Effects of different factors like porosity, hydrophobicity/ hyrophilicity of surfaces on the penetration rate and pattern is studied. The results illustrate that by decreasing the porosity, the penetration rate is changed. In hydrophilic situation, the penetration pattern is piston–type and in hydrophobic one, the penetration is similar to the finger or finger-type. The penetration pattern in different capillary numbers, viscosity ratios and different regimes are analyzed. The change of penetration pattern by consideration of nonhomogenous hydrophilicity is also studied.