شبیه سازی رژیم جریان دوفازی اسلاگ در کانال افقی سه بعدی به روش حجم سیال

در مقاله حاضر، رژیم جریان دوفازی اسلاگ در کانال افقی با مقطع مستطیلی به روش حجم سیال (VOF)شبیه سازی عددی شده است. معادلات بقای جرم و مومنتم و معادله جابجایی کسر حجمی به همراه معادلات اغتشاشی k-ω SSTدر نرم افزار متن باز اپن فوم حل شده است. شبیه سازی ها مطابق با شرایط آزمایشگاهی در کانال با مقطع مستطیلی انجام شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی، تشکیل ناپایداری ها بر اساس معیار کلوین-هلمهولتز و تشکیل اسلاگ در حل سه بعدی مغشوش دیده می شود. در شبیه سازی و آزمایش، ارتفاع فاز مایع در کانال کمی افزایش می یابد و به سبب آن شرط ناپایداری کلوین-هلمهولتز ارضا و با رشد ناپایداری ها در سطح مشترک، اسلاگ ایجاد می شود. با ایجاد اسلاگ و مسدود شدن مقطع کانال توسط فاز مایع، فشار پشت اسلاگ به طور قابل توجهی افزایش می یابد. به دلیل گرادیان فشار بزرگتر در ابتدای اسلاگ نسبت به انتهای آن، طول اسلاگ در امتداد کانال افزایش می یابد. شبیه سازی عددی تحقیق حاضر، قادر به پیش بینی صحیح طول اسلاگ مطابق با آزمایش و مکان ایجاد آن با خطای 22% بوده است. همچنین در مقایسه با تحقیق دیگران، نتایج عددی کار حاضر نشان دهنده بهبود و دقت بالاتر در پیش بینی جریان می باشد.