جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای کیارش پاشا)
موضوع: تأثیر نسبت منظری بر جریان سیال و انتقال حرارت از یک سیلندر دایرهای متصل به دیوار
ارائه دهنده: کیارش پاشا
استادان راهنما: دکتر احمد سوهانکار
استادان مشاور: دکتر محمدرضا راستان
استادان داور: دکتر محمد رضا توکلی و دکتر مهدی نیلی
چکیده:
بررسی جریان عبور از روی سیلندرها از منظر شکل گیری پدیده های جدایی جریان، گردابه های ایجاد شده و همچنین انتقال حرارت اهمیت دارد. در بررسی جریان از روی سیلندرها دو رویکرد متفاوت وجود دارد که عبارتند از بررسی دوبعدی و بررسی سه بعدی که در بررسی دو بعدی ارتفاع سیلندر بی نهایت درنظر گرفته می شود که به این نوع سیلندرها، سیلندرهای نامحدود یا دو بعدی گفته می شود. در حالت دیگر سیلندر به صورت سه بعدی و با ارتفاع محدود است که به آن سیلندرهای محدود یا سه بعدی نیز گفته می شود. در مقایسه با سیلندرهای دوبعدی، جریان عبوری از سیلندرهای محدود، اثرات انتهای آزاد و کف برساختار جریان و نیروها اهمیت زیادی دارد. این پژوهش عددی، در نسبت های منظری 1 تا 8 و در محدوده اعداد رینولدز 1 تا و 100 و عددپرانتل 0.7 انجام شده است. در این پژوهش، تأثیر نسبت منظری و عدد رینولدز بر فیزیک جریان، نیروها، شروع ریزش گردابه و انتقال حرارت بررسی شده است مقطع سیلندر مورد بررسی دایرهای بود و شبیه سازی ها با نرم افزار انسیس فلوئنت[1] انجام گرفت. تاثیر ابعاد میدان محاسباتی بر نتایج بطور وسیعی بررسی شد. نتایج نشان داد که درمحدوده اعداد رینولدز و نسبت منظری پایین، ضریب دراگ به اندازه دامنه میدان محاسباتی حساسیت زیادی دارد که این حساسیت با افزایش عدد رینولدز و نسبت منظری کمتر می شود. در این پژوهش مقدار ضریب دراگ و عدد ناسلت و همچنین ساختار انواع گردابه های ایجاد شده از قبیل گردابه های پایه و نوک، پایه ونعل اسبی برای نسبت منظری و اعداد رینولدز مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که جریان سیال برای تمام اعداد رینولدز انتخابی بین 1 تا 100 و نسبت های منظری 1 الی 5 از نوع دائم و بدون ریزش گردابه است اما در سیلندر با نسبت های منظری 6 و 7و 8 جریان در بعضی از اعداد رینولدز غیر دائم می شوند. عدد رینولدز بحرانی اول، عدد رینولدزی که ریزش گردابه برای اولین بار رخ می دهد و جریان از حالت دائم به غیر دائم تبدیل می شود، به ترتیب برای نسبت های منظری 6 و7 و8 در محدوده 5±85 و5±56 و 5±65 است. برای سیلندرهایی با نسبت منظری کوچکتر از 6 ریزش گردابه بالاتر از عدد رینولدز 100 (خارج محدوده مورد بررسی در این پژوهش) رخ می دهد همچنین مشاهدهشد که با افزایش عدد رینولدز در تمامی نسبت های منظری ،رژیم پایا و گذرا، ضریب دراگ کاهش و عدد ناسلت متوسط افزایش می یابد. همچنین با افزایش نسبت منظری درعدد رینولدز یکسان، در رژیم پایا و گذرا، ضریب دراگ و عدد ناسلت افزایش می یابد. در محدوده اعداد رینولدزی که جریان پایا است، ساختارهای جریان ویک بصورت دوقطبی و چهارقطبی می باشند در صورتی که ساختار جریان متوسط زمانی در رژیم گذرا چند قطبی است. در نهایت مقایسه ای بین حل پایا و گذرا در نسبت منظری 8 و عدد رینولدز 100، که رژیم جریان گذرا است، انجام و مشخص شد که حل پایا ریزگردابه ها یا گردابه های ثانویه را پیشبینی نمی کند. همچنین با مقایسه ی ضرایب دراگ کل در اعداد رینولدز 100 و نسبتهای منظری 6 و 7 و 8 برای دو حل پایا و غیرپایا مشاهده شد که به میزانی که از عدد رینولدز بحرانی فاصله گرفته شود، اختلاف نتایج حل پایا و گذرا افزایش می یابد که معرف اینست که جریانی که ذاتا غیر دائم است استفاده از شبیه سازی دائم منجر به خطا می شود.
کلمات کلیدی: سیلندر محدود با مقطع دایره، عدد رینولدز، نسبت منظری، شبیه سازی عددی سه بعدی، حل دائم و غیر دائم، شروع ریزش گردابه، انتقال حرارت
[1] ANSYS-FLUENT