پایان نامه شبیه سازی عددی تأثیرات تولیدکننده گردابه بر افزایش انتقال حرارت سیالات غیر نیوتنی در کانال مربعی

پایان نامه شبیه سازی عددی تأثیرات تولیدکننده گردابه بر افزایش انتقال حرارت سیالات غیر نیوتنی در کانال مربعی
مقطع : کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک -گرایش تبدیل انرژی
چکیده
دستیابی به نرخهای بالاتر انتقال حرارت با استفاده از تکنیکهای مختلف که میتواند منتج به ذخیره میزان قابل توجه انرژی شده و همچنین منجر به تولید دستگاههای فشرده‌تر و ارزانتر همراه با بازدهی حرارتی بیشتر شود مورد توجه محققین قرار گرفته‌است. تولید گردابه یکی از بهترین روشهایی است که برای افزایش انتقال حرارت بهکارگرفته میشود. در سالهای اخیر به علت کاربرد گسترده سیالات غیرنیوتنی در شیمی، داروسازی، پتروشیمی، صنایع غذایی و صنایع الکترونیکی، این گروه از سیالات توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده‌اند. با توجه به اهمیت سیالات غیرنیوتنی در صنعت، و به منظور افزایش کارایی در بالا بردن انتقال حرارت، این بررسی برای سیالات غیرنیوتنی انجام شده‌است.
در تحقیق حاضر، ابتدا ساختار جریان و انتقال حرارت از دو سیلندر مربعی پشت سرهم در معرض یک سیال غیرنیوتنی با مدل پاورلا به صورت دوبعدی، و سپس رفتار جریان و انتقال حرارت از یک جفت تولید کننده گردابه در یک کانال مربعی به صورت سه بعدی و با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم SIMPLEC به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این تحقیق، جریان سیال غیرنیوتنی تراکم ناپذیر و آرام در محدوده اعداد رینولدز 500 Re 50 بررسی شده‌است. عدد پرانتل برابر با 50 در نظر گرفته شده‌است. همچنین تأثیر اندیس پاورلا بر رفتار جریان و انتقال حرارت در محدوده 8/1 6/0 مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق در حالت دوبعدی تأثیر زاویه انحراف سیلندرها از جریان اصلی و نیز فاصله بین سیلندرها، و در حالت سه بعدی تأثیر ارتفاع تولیدکننده‌های گردابه بر رفتار جریان و انتقال حرارت بررسی شدند. نتایج به دست آمده در حالت دو بعدی شامل ضرایب درگ و لیفت، ضریب فشار و عدد ناسلت بر روی وجوه سیلندرها می‌باشد. در حالت سه بعدی ضرایب فشار و اصطکاک روی دیواره‌های کانال، دمای بالک ( )، فاکتور کولبرن، عدد ناسلت و در نهایت پارامتر JF به عنوان ضریب عملکرد حرارتی به عنوان مقیاسی برای عملکرد کانال در حالت با و بدون تولیدکننده گردابه به دست آمد.
نتایج مسئله دوبعدی نشان داد که با افزایش اندیس پاورلا و کاهش زاویه انحراف سیلندرها و همچنین کاهش فاصله بین سیلندری عدد استروهال کاهش می‌یابد. با کاهش اندیس پاورلا و نیز با افرایش فاصله بین سیلندری عدد ناسلت کلی روی وجوه هردو سیلندر افزایش می‌یابد.
همچنین در حالت سه‌بعدی نتیجه شد که سیالات شبه پلاستیک نسبت به دیگر سیالات در افزایش ضریب عملکرد کلی کانال به طور مؤثرتری عمل می‌کنند. همچنین کاهش ارتفاع تولید کننده گردابه عملکرد کلی کانال را افزایش می‌دهد.

فهرست
فصل اول 1
مقدمه 1
1-1 لایه مرزی 1
1-2 تبدیل جریان آرام به آشفته 2
1-3 جدایی جریان 3
1-4 روش‌های افزایش انتقال حرارت 4
1-5 گردابه 5
1-6 ریزش گردابه 5
1-7 تولید کننده‌های گردابه 7
1-8 کاربردهای تولیدکننده گردابه 8
1-9 سیالات غیر نیوتنی 9
1-9-1 سیال مستقل از زمان 10
1-9-1-1 سیالات شبه پلاستیک 11
1-9-1-2 سیال ویسکوپلاستیک 15
1-9-1-3 سیالات دایلاتنت 18
1-9-2 سیال وابسته به زمان 18
1-10جمع بندی 19
بررسی و مرور تحقیقات گذشته 20
2-1مقدمه 20
2-2تحقیقات انجام شده برای سیالات نیوتنی 20
2-3تحقیقات انجام شده برای سیالات غیرنیوتنی 27
2- 4جمع بندی 39
فصل سوم 40
تعریف مسئله و روش حل 40
3-1هندسه مسئله دو بعدی 40
3-2 هندسه مسئله سه بعدی 42
3-3 معادلات حاکم در جریان آرام 44
3-4 روش حل معادلات 45
3-4-1گسسته‌سازی معادلات حاکم 46
3-4-2جمله جابجایی 47
3-4-2-1طرح اختلاف مرکزی 48
3-4-2-2طرح اختلاف بالادست 48
3-4-2-3طرح اختلاف پیوندی 49
3-4-2-4طرح اختلاف بالادست مرتبه دوم(QUICK) 50
3-4-2-5 طرح اختلاف CHARM 50
3-4-3 ترم نفوذ 51
3-5 الگوریتم حل سرعت-فشار 51
3-6 درونیابی ری-چو 54
3-7 گسسته سازی زمانی 55
3-8 روند حل عددی 55
3-9 شرایط مرزی 56
3-9-1 شرط مرزی ورودی 56
3-9-2شرط مرزی خروجی 56
3-9-3شرط مرزی دیواره 57
3-10 نحوه شبکه بندی 57
فصل چهارم 60
تجزیه و تحلیل نتایج 60
4-1 مقدمه 60
4-2 نتایج مسئله دوبعدی 60
4-2-1 بررسی شبکه 60
4-2-2 اعتبار سنجی نتایج 61
4-2-3 ارائه و تحلیل نتایج 63
4-2-4 بررسی تأثیر فاصله بین سیلندری در افزایش انتقال حرارت و ساختار جریان 99
4-3 نتایج مسئله سه بعدی 116
4-3-1 بررسی شبکه 117
4-3-2 ارائه و تحلیل نتایج 118
4-3-3 تأثیر ارتفاع تولید کننده گردابه بر ساختار جریان و انتقال حرارت 133
4-4 جمع بندی، نتیجه گیری و پیشنهادات 141
منابع و مآخذ 143

–
تعداد صفحه :143

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند