سمینار مدلسازی شبکه ای جریان سیال در محیط متخلخل (بسترهای فشرده)

فهرست مطالب

چکیده

مقدمه

فصل اول :کلیات

فصل دوم : مدل شبکه

فصل سوم : مدل هندسی

فصل چهارم : شبیه سازی جریان

مدلسازی رفتار مجراها

مدلسازی رفتار حفره ها

آنالیز یک مدل پیشنهادی

فصل پنجم : نتایج مدل هیدرودینامیک

تاثیر اندازه شبکه

تاثیر اثرات اتصالات حفره / مجرا

تاثیر پارامترهای هندسی شبکه

تاثیر پارامترهای هندسه مولفه ها

مقایسه داده های منتشر شده

فصل ششم : نتیجه گیری

پیوست

فهرست منابع لاتین

دارای تصاویر و جداول کامل به همراه فهرست آنها

*****************************

مدلسازی شبکه ای جریال سیال بسترهای فشرده

بخشهایی مختلف از متن سمینار دانلودی:

مقدمه:

پدیده های انتقال و جریان در سطوح بسیار متنوع علوم و مهندسی مشاهده می شوند. فرایندهای بسیاری در صنایع مواد شیمیایی نظیر: جذب سطحی، تبادل یون، واکنشگرهای (راکتورهای) کاتالیزوری و شیمیایی ، شامل یک بستر فشرده یا بر اساس آن هستند و معمولا در بر دارنده جریان سیالات از درون یک محیط متخلخل می باشند. برای طراحی و عملکرد عملیاتی بهتر این واحدها ، به درک عمیقی از مکانیزمهای کنترل کننده پدیده های انتقال درون محیط های متخلخل ، نیاز است. در میان جنبه های مختلفی که باید در نظر گرفته شوند، تاثیر ساختار فضای خالی، از مهمترین موارد است.

تحولات اخیر در قدرت کامپیوترها و تکنیکهای جدید تعیین مشخصه، استفاده از ساختار واقعی محیط متخلخل جهت مدلسازی پدیده انتقال را ممکن ساخته است. زمانیکه مدلهای شبکه ای بکار گرفته می شود استراتژی متفاوتی در نظر گرفته می شود. هدف اصلی این است که ساختار موضعی محیط متخلخل به کمک مجموعه ای از مولفه ها به شکل هندسی (نظیر کره ، استوانه یا لوله انشعابی) نمایش داده شود تا به سادگی رفتار هیدرودینامیکی آنها توصیف شود. نوع مولفه های بکار رفته ممکن است به هندسه ذره ، مشخصه های محیط متخلخل ، نحوه ساخت بستر فشرده و دیگر اطلاعات تجربی و نظری مربوطه بستگی داشته باشد . هدف مدلسازی و امکان حل معادلات مدل به صورت تحلیلی یا به کمک کامپیوتر نیز در انتخاب نوع مولفه ها اهمیت دارند .این مدلها کوشش دارند میان توصیف دقیق فضای خالی درون محیطهای متخلخل و تلاش لازم برای حل معادلات موازنه، توازن برقرار کنند.

...

مدل شبکه

اگرچه محیط متخلخل واقعی از لحاظ تعریف سه بعدی است (3D) و در نتیجه شبکه سه بعدی به نظر انتخاب مناسبی برای توصیف ساختار آن است ، در این تحقیق در عوض آن یک شبکه دو بعدی مورد بررسی قرار گرفته است . اکثر تناظرهای موجود در آثار منتشر شده که با داده های تجربی مطابقت دارند، فرض می کنند که جریان یک بعدی (1D) است . اگرچه تغییرات موضعی که معمولا به محدوده های جانبی بستر فشرده مربوط می شوند ، وجود دارند با این حال زمانیکه نسبت میان متوسط ابعاد مشخصه ذره و بستر فشرده بزرگ باشند ، می توان فرض کرد که پروفیل سرعت یک بعدی است .

در اینجا هدف ما توصیف میدان جریان موضعی نیست ، بلکه هدف بررسی رفتار ماکروسکوپی بستر فشرده است؛ بخصوص افت نهایی فشار به عنوان تابعی از جریان و حالتهای اصلی جریان و گذار میان آنها.

...

مدل هندسی

مدل هندسی ساده ای که در اینجا تشریح شده ، برآورد سریع و آسان اندازه های مولفه های شبکه از داده هایی که برای بسترهای فشرده موجود است را ممکن می سازد؛ بخصوص داده های تخلخل و اندازه ذرات را . هدف اصلی این رویکرد تعیین تناظرها برای متوسط اندازه های مشخصه مولفه های شبکه است . برآورد مناسب این مقادیر ، اطمینان حاصل می کند که مشخصه های ماکروسکوپی میدان جریان و افت نهایی فشار ، به دقت پیش بینی نمی شود . ایده اصلی اینست که با تعریف حفره ها و مجاری معادل در فشرده سازیهای منظم و اطمینان از اینکه تخلخل میان فشرده سازی و شبکه حفظ می شود، این امکان وجود دارد که قطر متوسط حفره ها ، قطر متوسط مجاری و طول متوسط مجاری از ساختار موضعی فشرده سازیهای منظم کره های برابر ، برآورد شود.

...

شبیه سازی جریان

جریان درون شبکه با کمک شبیه سازی با یک مدار الکتریکی معادل ، مدلسازی می شود. فرض می شود که جریان ایزوترم (همدما)، غیر قابل تراکم و در حالت پایا است. حفره ها به صورت میکسرهایی تمام عیار رفتار می کنند و تاثیرات جاذبه قابل چشمپوشی است .

در توصیف جریان درون شبکه ، وجود دو نوع مولفه می بایست صریحا در نظر گرفته شود . حفره ها و مجراها دارای مشخصه های هندسی متفاوتی هستند که منجر به رفتار هیدرودینامیکی متفاوت می شود.در هر دو مورد ، مولفه شبکه معادل است با یک مقاومت در برابر جریان که به ابعاد مشخصه آن بستگی دارد . بنابه نظریه ای که در تعریف مولفه های شبکه در نظر گرفته شد ، براساس تناظر میان آنها و بر اساس ساختار موضعی بستر فشرده ، عبارتهای مقاومت و مکانیزمهای متفاوتی به دو نوع مولفه شبکه نسبت داده می شود.

...