روح اله فاتحی

در این پایان نامه به دلیل کاربردهای فراوان نشست ذرات متخلخل، به کمک روش شبکه بولتزمن با زمان آرامش چندگانه، مسئله های نشست یک تک ذره متخلخل و نشست هم زمان دو ذره متخلخل یکسان در یک کانال عمودی تحت نیروی جاذبه شبیه سازی شده است. دلیل استفاده از روش شبکه بولتزمن درواقع عدم نیاز به شبکه متحرک و منطبق بر مرز جسم و محاسبه آسان تر نیروهای هیدرودینامیکی واردشده بر ذرات به روش تبادل مومنتوم است که مختص روش شبکه بولتزمن می باشد. در این راستا چهار مطالعه طراحی شد که دو مورد اول مربوط به تک ذره متخلخل به ترتیب رهاشده از روی خط تقارن و رهاشده خارج از خط تقارن می باشد. دو مطالعه باقی مانده مربوط به نشست هم زمان دو ذره متخلخل به ترتیب رهاشده از روی خط تقارن بافاصله عمودی و رهاشده از طرفین خط تقارن با فواصل عمودی و افقی است. نتایج مطالعه اول نشان می دهد که سرعت حدی نشست به طور قابل توجهی با افزایش تخلخل (نفوذپذیری مطابق رابطه کارمن-کوزنی) افزایش می یابد. نتایج مطالعه دوم نشان می دهد که رژیم های متنوعی برای نشست ذرات متخلخل در بازه های مختلف تخلخل وجود دارد که به ترتیب افزایش تخلخل رژیم های تعادل پایا با پرش گذرا، تعادل پایا با تقرب یکنواخت و نوسان میرا شونده اشاره کرد. در مطالعه سوم و چهارم هدف بررسی رفتار Drafting-Kissing-Tumbling یا به اختصار DKT در نشست هم زمان دو ذره متخلخل می باشد. در مطالعه سوم دیده شد که دو ذره همواره روی خط تقارن باقی می مانند و برای مقادیر تخلخل کوچک تر مساوی 0.9 رفتار DKS که همان رفتار DKT در غیاب مرحله T می باشد، اتفاق می افتد. به طوری که در مقادیر تخلخل کوچک تر چندین بار این رفتار در طی نشست تکرار می شود. برای مقادیر تخلخل بزرگ تر از 0.9 به دلیل تسهیل عبور جریان بخصوص از درون ذره پیش رو، مرحله D اتفاق نمی افتد و به تبع آن رفتار DKT یا DKS هیچ کدام اتفاق نمی افتد. از نتایج مطالعه چهارم می توان دید که در مقادیر تخلخل 0.1 و 0.5 رفتار DKT اتفاق می افتد زیرا در این حالت ساختار جریان نامتقارن می باشد و شرط لازم مرحله T که وجود مؤلفه افقی نیروی هیدرودینامیکی است مهیا است. برای مقادیر بزرگ تر تخلخل در مطالعه چهارم، رفتار DKT اتفاق نمی افتد.