بررسی فرآیند نفوذ و جابجایی در یک جریان دوفازی آب و هوا به روش هیدرودینامیک ذرات هموار

در این مقاله به بررسی فرآیند نفوذ و جابجایی در یک جریان دوبعدی دوفازی آب و هوا توسط روش هیدرودینامیک ذرات هموار پرداخته می شود. شبیه سازی جریان های دوفازی نیازمند آگاهی از وضعیت دقیق سطح مشترک بین دو فاز است که روش اس پی اچ بدلیل ماهیت لاگرانژی و بدون مش بودن به راحتی سطح مشترک بین دو فاز را شناسایی می کند. برای شبیه سازی از کد متن باز اسفیزیکس دو بعدی تک فاز که برای مسائل سطح آزاد کاربرد فروان دارد، استفاده می شود. این کد با اضافه کردن نیروی کشش سطحی و یک فشار اضافی به معادله مومنتوم، به یک کد دوفازی آب و هوا ارتقاء یافته است. همچنین برای درک بهتر فرآیند نفوذ و جابجایی، معادله غلظت نیز مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای اعتباربخشی مسئله دوفازی آب و هوا ابتدا مسائل مخزن ساکن آب و هوا و فشار هیدرواستاتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مسئله شکست سد دوفازی بر روی بستر نامحدود شبیه سازی شده و نتایج با داده های آزمایشگاهی مقایسه و نتایج قابل قبولی بدست آمده است. سپس فرآیند نفوذ و جابجایی و توزیع غلظت برای جریان دوفازی آب و هوا برای سه ضریب نفوذ متفاوت انجام شده است و نتایج بدست آمده تطابق خوبی با نتایج تحلیلی داشته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که روش اس پی اچ یک روش مناسب برای شبیه سازی جریان های دوفازی نظیر آب وهوا و همچنین فرآیند نفوذ و جابجایی است.