مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

محاسبه تحلیلی و عددی نفوذپذیری جریان در محیط متخلخل با هندسه مربعی

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه صنعتی شاهرود
2 دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
در این پژوهش، ابتدا مرور کاملی از نحوه مدلسازی و محاسبه ضریب نفوذپذیری در مواد متخلخل ارائه شده و سپس ضریب نفوذپذیری یک ماده متخلخل با هندسه مربعی به صورت تحلیلی و عددی محاسبه شده است. هندسه انتخابی جهت مدل‌سازی محیط متخلخل، دارای مقطع مربعی است که محور الیاف های آنها، به صورت عمودی نسبت به جریان قرار گرفته‌اند. جهت مدل‌سازی محیط، ازمفهوم سلول واحد استفاده شده و با ایجاد آن و تکرار این الگو در راستای جریان، محیط مورد بحث حاصل شده است. معادلات حاکم بر جریان، پس از ساده‌سازی‌های مناسب، به صورت تحلیلی حل شده است و تابع صریحی برای ضریب نفوذپذیری محیط، بر حسب نسبت تخلخل، بدست آمده است. به علت نبود داده‌های آزمایشگاهی، مسئله نفوذپذیری به صورت عددی نیز مورد تحلیل قرار گرفته است. همچنین با استفاده از آنالیز مقیاس نتایج حاصل از حل عددی، از دو طریق مورد بحث قرار گرفته است. بررسی‌های صورت گرفته گویای انطباق مناسب نتایج، به خصوص در میزان تخلخل‌های بالا می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analytical and Numerical Calculation of Flow Permeability in a Porous Medium with Square Cross Section

نویسنده English

Mohsen Nazari 1
1 Assistant Prof. of Mechanical Eng. Shahrood Univ. of Technology
چکیده English

In this paper, the normal flow permeability of an ordered fibrous structure, with square cross section is determined analytically. Porous structure is represented by a “unit cell” which is assumed to be repeated throughout the media. The selected unit cell is the space between four cylinders with square cross section. The analytical solution leads to a closed form equation for normal permeability of porous media including the geometrical parameters. Due to lack of experimental and analytical data for fluid flow through square cross section structures, a numerical study is also done and the obtained results are compared with the analytical solution. Moreover, a suitable scale analysis approach is employed to estimate the permeability of the fibrous structure. The presented method can predict the permeability of fibrous media, especially at high porosity. The present solution is successfully compared with the existing model in the literature over a wide range of porosity.

کلیدواژه‌ها English

Numerical solution
Analytical Solution
permeability
Porosity
Scale Analysis