رفتن به محتوای اصلی
x
تصویر

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

تحت نظارت وف ایرانی