مروری بر روش‌های مدل‌سازی سیالات چندفازی

در زمینه مدل‌سازی عددی و تحلیل دینامیک سیالات چند فازی، روش‌های مختلفی برای مدل‌سازی سیستم‌های مخلوط دوفازی یا چندفازی وجود دارند. در زیر، به برخی از این روش‌ها اشاره خواهیم کرد:

1. مدل‌های ابعاد کوچک: این روش‌ها به عنوان مدل‌های ابعاد کوچک (CFD) نیز شناخته می‌شوند. در این روش، معادلات مستقل ناویر-استوکس برای هر فاز جداگانه حل می‌شوند و تعاملات بین فازها از طریق مدل‌های انتقال جرم و انتقال جریان مدل‌سازی می‌شوند. این روش‌ها برای مسائل دقیق و دقیق‌ترین نتایج مناسب هستند.
2. مدل‌های تابع توزیع: این روش‌ها بر اساس توزیع احتمالی فازها در فضا عمل می‌کنند. یکی از مشهورترین مدل‌های تابع توزیع، مدل VOF (Volume of Fluid) است که با استفاده از تغییر در کسر حجمی بین فازها، رفتار سیالات چند فازی را مدل‌سازی می‌کند.
3. مدل‌های توابع مرزی: این روش‌ها بر اساس تعیین مشخصه‌های مرزی بین فازها عمل می‌کنند. یکی از معروف‌ترین مدل‌های توابع مرزی، مدل Level-Set است که از یک تابع مرزی برای تعیین مرز بین فازها استفاده می‌کند.
4. مدل‌های توابع مرزی مبتنی بر تعادل: این روش‌ها بر مبنای تعادل تنش سطحی و تعادل تنش بین فازها عمل می‌کنند. این مدل‌ها به ویژه برای مسائل ترکیبی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
5. مدل‌های تابع حجمی متوسط: این روش‌ها بر مبنای توزیع میانگین ویژگی‌های فیزیکی در داخل یک سلول حجمی عمل می‌کنند و به عنوان مدل‌های توزیع میانگین یا RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) شناخته می‌شوند.

همچنین، می‌توان به مدل‌های Lattice Boltzmann و روش‌های تجربی اشاره کرد که برای مدل‌سازی سیالات چند فازی در مقیاس مولکولی یا آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرند. انتخاب مناسب‌ترین روش برای یک مسئله خاص به نوع مسئله، دقت مورد نیاز، و محدودیت‌های محاسباتی بستگی دارد.