شبیه سازی عددی و ارزیابی تجربی تلاطم سطح آزاد مایع تحت تحریک عرضی در یک مخزن مستطیلی

در این مقاله، سطح آزاد مایع متلاطم تحت تاثیر تحریک عرضی در یک مخزن مستطیلی شکل، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل با استفاده از مطالعه تجربی ارزیابی شده است. شبیه سازی عددی بر اساس روش کسر حجمی سیال (VOF) انجام شده که امکان استخراج سطح آزاد را در چنین مساله ای فراهم می سازد. در مطالعه آزمایشگاهی از یک مخزن با دیواره های شفاف برای بررسی سطح آزاد مایع استفاده شده است که دامنه و فرکانس حرکت متناوب آن به وسیله یک سیستم مکانیکی رفت و برگشتی کنترل می گردد. این وسیله مکانیکی یک حرکت متناوب عرضی برای تحریک مخزن مایع ایجاد می کند. سطح آزاد مایع متلاطم در مخزن مستطیلی با تصویر برداری و استفاده از پردازش تصویر استخراج شده است. همچنین به منظور مطالعه تاثیرات وجود تیغه صلب در داخل مخزن بر شکل تلاطم و به خصوص روی بیشترین وکمترین جابه جایی سطح آزاد مایع با شرایط تحریک فوق، آزمایشی با یک صفحه عمودی در وسط مخزن انجام شده است. مقایسه نتایج عددی با آزمایش های مشابه برای تحریک هایی با دامنه و فرکانس کم در بیشترین و کمترین جابه جایی سطح آزاد مطابقت خوبی نشان می دهد، به نحوی که متوسط خطای نسبی برآورد شده کمتر از 10% می باشد. هر چند که با افزایش دامنه و فرکانس تحریک، مقدار اختلاف ها به علت ایجاد رفتار غیر خطی و پیچیده سطح آزاد افزایش می یابد.