حل عددی جریان چندلایه هسته- حلقه دو سیال با لزجتهای متفاوت به روش المان طیفی

هدف از این مقاله توسعه یک الگوریتم جداسازی مرتبه بالا جهت شبیه سازی جریان چندلایه حلقه- هسته دو سیال با ویسکوزیته های مختلف درون کانال دوبعدی است. برای این شبیه سازی، معادلات جریان سیال تراکم ناپذیر (ناویر- استوکس) و معادله غلظت (کسر حجمی) حل شده اند. جریان دوفاز بر اساس تکنیک حجم سیال و با استفاده از درونیابی هارمونیک مدل شده است. معادلات به لحاظ مکانی به روش المان طیفی گسسته سازی شده اند و برای انتگرال گیری زمانی نیز از روش آدامز- بشفورث استفاده شده است. طرح تصحیح سرعت به عنوان یک الگوریتم مرتبه بالا برای جداکردن متغیرها در اینجا توسعه داده شده است. برای اعتبار سنجی، نتایج عددی با حل تحلیلی جریان توسعه یافته مقایسه شده اند. این مقایسه شامل بررسی توزیع سرعت و گرادیان فشار است. همچنین درجه دقت روش عددی به لحاظ مکانی و زمانی مورد ارزیابی قرار گرفته است. شکل جریان حلقه- هسته به ازای تغییر پارامترهای گوناگون بررسی شده و با نتایج آزمایشگاهی و عددی مقایسه شده است. بررسی ها نشان می دهد که ضخامت ورودی هسته و عدد رینولدز دو پارامتر مهم در تعیین الگوی جریان حلقه- هسته می باشند.