Effects of surfactant and viscoelasticity on turbulent bubbly flows

Gaz-sıvı arayüzeyinin çözümlendiği doğrudan simülasyon yöntemi kullanılarak kabarcıklı ve türbülanslı kanal akışları üzerindeki çözülebilir yüzey aktif maddesi ve viskoelastisitenin ayrı ayrı ve kombine etkileri incelendi. Sıkıştırılamaz akış denklemleri FENE-P viskoelastik model denklemleri ve çözülebilir yüzey aktif maddesi evolüsyon bünye denklemleri ile birlikte sayısal olarak çözüldü. Ara-yüzeydeki yüzey aktif maddesinin yüzey gerilmesine etkisi doğrusal olmayan bir durum denklemi kullanılarak hesaba katıldı. Navier-Stokes denklemleri karışamayan iki-akışkanlı akışlar için ara-yüz izleme yöntemi kullanılarak çözüldü. İlk olarak yüzey aktif maddesinin tek bir gaz kabarcığının basınç-tahrikli bir kanaldaki yanal hareketi üzerindeki etkileri incelendi. Kabarcık dinamiğini araştırmak amacıyla simülasyonlar büyük bir parametre aralığı için yapıldı. Yüzey aktif maddesinin akış dinamiğini dramatik olarak değiştirdiği tespit edildi. Yüzey aktif maddesinin bulunmadığı temiz ara-yüz durumunda kabarcığın kanal içindeki pozisyonunun Eotvos (Eo) sayısı ve kapilari sayısı (Ca) ile karakterize edilen kabarcığın deforme olabilmesine bağlı olduğu bulundu. Küresel kabarcık kanal duvarına doğru hareket ederken deforme olabilen kabarcık kanal merkezine doğru hareket etmektedir. Yüzey aktif maddesi eklenmesi durumunda ise küresel kabarcık bile kanal merkezine doğru hareket etmektedir. Buna ilave olarak Eo≤0.1 ve Eo≥1.5durumunda kabarcık duvardan uzakta konumlanırken 0.1