@article { author = {Parsaei, M. and Dehghan, A. A. and Sefid, M. and Jafari, A. and Izadpanah, E.}, title = {Numerical solution to the multi- layer core- annular flow of two fluids with different viscosities using Spectral Element Method}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {8}, number = {4}, pages = {249-260}, year = {2018}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2019.7717.2762}, abstract = {The aim of this article is to develop a high order splitting scheme for the simulation of multi- layer core- annular flow of two fluids with different viscosities inside the two-dimensional channel. For this simulation, the incompressible fluids flow equations (Navier- Stokes) and concentration (volume fraction) equation are solved. The two-phase flow is modeled by the volume of fluid technique and with harmonic interpolation. The spectral element method is used for the spatial discretization and Adams- Bashforth method is adopted for the time integration. Velocity correction scheme is developed here as a high order splitting scheme for the coupling issue. To validate the numerical results they are compared with the analytic solution of fully developed flow. This comparison includes outflow velocity profile and pressure gradient. Also, the accuracy of numerical method has been investigated spatially and temporally. The form of core- annular flow has been investigated for various parameters and the results have been compared with experimental and other numerical works. Investigations show that the Reynolds number and core inlet thickness are two important parameters on the pattern of core- annular flow.}, keywords = {Multi- Layer Core- Annular Flow,Spectral Element Method,Channel Flow,Numerical Simulation}, title_fa = {حل عددی جریان چندلایه هسته- حلقه دو سیال با لزجتهای متفاوت به روش المان طیفی}, abstract_fa = {هدف از این مقاله توسعه یک الگوریتم جداسازی مرتبه بالا جهت شبیه‌سازی جریان چندلایه حلقه- هسته دو سیال با ویسکوزیته‌های مختلف درون کانال دوبعدی است. برای این شبیه‌سازی، معادلات جریان سیال تراکم ناپذیر (ناویر- استوکس) و معادله غلظت (کسر حجمی) حل شده‌اند. جریان دوفاز بر اساس تکنیک حجم سیال و با استفاده از درونیابی هارمونیک مدل شده است. معادلات به لحاظ مکانی به روش المان طیفی گسسته‌سازی شده‌اند و برای انتگرال گیری زمانی نیز از روش آدامز- بشفورث استفاده شده است. طرح تصحیح سرعت به عنوان یک الگوریتم مرتبه بالا برای جداکردن متغیرها در اینجا توسعه داده شده است. برای اعتبار سنجی، نتایج عددی با حل تحلیلی جریان توسعه یافته مقایسه شده‌اند. این مقایسه شامل بررسی توزیع سرعت و گرادیان فشار است. همچنین درجه دقت روش عددی به لحاظ مکانی و زمانی مورد ارزیابی قرار گرفته است. شکل جریان حلقه- هسته به ازای تغییر پارامترهای گوناگون بررسی شده و با نتایج آزمایشگاهی و عددی مقایسه شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که ضخامت ورودی هسته و عدد رینولدز دو پارامتر مهم در تعیین الگوی جریان حلقه- هسته می باشند.}, keywords_fa = {جریان چندلایه حلقه- هسته,روش المان طیفی,جریان درون کانال,شبیه سازی عددی}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1426.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1426_a8eeed1f1542ad7636bf5cd322fd5cd9.pdf} }