مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی جریان سه بعدی ناپایدار سیال ویسکوالاستیک غیرخطی حول کره

نویسندگان
گروه حرارت و سیالات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
چکیده
در این تحقیق به بررسی سه بعدی جریان ناپایای سیال ویسکوالاستیک حول کره در محیط بینهایت پرداخته شده است. جهت بررسی مناسبتر اثرات خواص سیال از مدل غیر خطی گزیکس به عنوان معادله متشکله سیال ویسکوالاستیک استفاده شده است. با توجه به سه بعدی بودن هندسه مورد مطالعه با تقسیم بندی دامنه محاسباتی به بخش های گوناگون از یک شبکه با سازمان در بسیاری از مناطق دامنه محاسباتی استفاده شده است. حل معادلات مومنتوم و معادلات متشکله سیال در این تحقیق توسط کد عددی منبع باز اپن فوم که از روش حجم محدود جهت مدلسازی معادلات حاکم بر جریان استفاده می‌کند انجام گرفته است. در ابتدا نتایج میدان سرعت و خطوط جریان سیال نیوتنی حول یک کره در محیط بینهایت ارائه شده و با ترسیم مقدار سرعت در پشت کره عدد رینولدز مربوط به ناپایداری جریان ارائه شده است. در ادامه جهت معتبر سازی این کد عددی نتایج حاصل از ضریب درگ بر روی کره با نتایج تحقیقات گذشته مقایسه شده است. سپس به بررسی جریان سیال ویسکوالاستیک بر ناپایداری گردابه-های تولیدی در پشت کره در اعداد رینولدز بالا پرداخته شده و اثرات عدد رینولدز و وایزنبرگ در تولید و ناپایداری این گردابه ها و تأثیر آن بر عدد استروهال توضیح داده شده است. نتایج نشان می‌دهد در اعداد رینولدز بالا اثرات خواص الاستیک بر روی رژیم جریان ناچیز بوده و عدد رینولدز در ناپایداری گردابه‌های تولیدی در پشت کره نقش بارزتری ایفا می‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical study of three dimensional instability of nonlinear viscoelastic fluid flow around a sphere

نویسندگان English

Mahmood Norouzi
Alaleh Anaraki Haji Bagheri
Mohammad Hadi Sedaghat
Mohammad Mohsen Shahmardan
Department of Mechanical Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده English

In this paper, 3D investigation has been employed to study the wake instability of viscoelasic fluid flow behind unconfined sphere. For estimating the proper properties of the viscoelastic fluid in this study a non-linear Giesekus model is used as the constitutive equation of viscoelastic fluid. Numerical computations are carried out by solving the governing and the onstitutive equations of the viscoelasic fluid flow using the finite volume technique and OpenFOAM which is an open source code is used as the CFD solver. At first velocity field and flow streamlines of Newtonian fluid around the sphere for various Reynolds numbers have been plotted and by plotting the velocity magnitude and pressure at a point behind the sphere versus time, the value of Recr in which the flow become unstable has been reported. Furthermore, for validating the present numerical code, variation of drag coefficient around the sphere versus Reynolds number has been compared with previous investigations. In the following, the effect of Reynolds and Wisenberg number on fluid flow and instability of wake formation behind a sphere have been investigated at high values of Reynolds number for the first time. Results show that at high values of Reynolds number the effect of Wisenberg number has less effect in contrast with Reynolds number on flow instability behind the sphere.

کلیدواژه‌ها English

3D Investigation
Viscoelastic fluid
Sphere
Giesekus model
OpenFoam