مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تأثیر خاصیت الاستیک و نیروی اینرسی بر طول گردابه‌های موجود در جریان سیال ویسکوالاستیک داخل کانال صفحه‌ای با انبساطی تدریجی

نویسندگان
1 عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شاهرود
2 عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه بیرجند
3 دانشجوی دکتری
چکیده
به دلیل تنوع و وسعت کاربرد سیالات پلیمری در صنایع مختلف، بررسی سیالات ویسکوالاستیک مورد توجه بسیاری از محققین می‌باشد. در این تحقیق، جریان غیر خزشی سیال ویسکوالاستیک در داخل کانال صفحه‌ای با انبساط تدریجی برای نسبت انبساط 1:3 مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی عددی جریان آرام و تراکم ناپذیر سیال ویسکوالاستیک با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم پیزو انجام گرفته است. برای مطالعه اثر خاصیت الاستیک بر روی طول گردابه‌های جریان سیال پلیمری از مدل رئولوژیکی غیر خطی پی تی تی استفاده شده است. هدف اصلی مطالعه حاضر، بررسی طول گردابه‌های متقارن و نامتقارن در محدوده وسیعی از اعداد رینولدز و وایزنبرگ می‌باشد. برای تأثیر زوایای انبساطی بر طول گردابه‌ها، سه زاویه 30، 45 و 60 درجه در نظر گرفته شده است. از نوآوری این تحقیق، مطالعه جریان سیالات پلیمری داخل کانال صفحه‌ای با تغییرات تدریجی در سطح مقطع (زوایای انبساطی کمتر از 90 درجه) می‌باشد. همچنین مقادیر بحرانی اول و دوم برای اعداد رینولدز و وایزنبرگ در زوایای انبساطی مختلف گزارش گردیده و طول گردابه‌های دوم و سوم به صورت توابعی از اعداد رینولدز و وایزنبرگ بیان شده است. برای اعداد وایزنبرگ کمتر از یک، طول گردابه‌های متقارن با افزایش خاصیت الاستیک در تمام زوایای انبساطی کاهش می‌یابد. در حالی که افزایش زاویه انبساطی در اعداد رینولدز و وایزنبرگ کم منجر به زیاد شدن طول گردابه‌های متقارن و نامتقارن می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The influence of elastic property and inertial force on the length of vortices in viscoelastic fluid flow inside planar channel with the gradual expansion

نویسندگان English

Mohammad Mohsen Shahmardan 1
Mahmood Norouzi 1
Hassan Hassanzadeh 2
Amin Shahbani 3
چکیده English

Due to the diversity and width applications of polymeric fluids in various industries the investigation of viscoelastic fluids is noted by many researchers. In this study, non-creep flow of viscoelastic fluid has investigated inside planar channel with gradual expansion for the expansion ratio of 1:3. The laminar and incompressible flow of viscoelastic fluid has been simulated numerically using finite volume method and PISO algorithm. The nonlinear PTT rheological model has been applied to study effect of elasticity property on the length of vortices in polymeric fluid flow. The investigation of symmetric and asymmetric vortices length in a wide range of Reynolds and Weissenberg numbers is the main purpose of present study. The three angles of 30, 45 and 60 degrees have been considered for influence of the expansion angles on the length of vortices. The study of polymeric fluids flow through the planar channel with gradual changes in cross section (with expansion angles less than 90 degrees) is the innovation of this research. Also the critical values of first and second for Reynolds and Weissenberg numbers have been expressed in various expansion angles and furthermore length of second and third vortices has been presented as a function of Reynolds and Weissenberg numbers. The length of symmetric vortices decreases with increment of elastic property at all expansion angles for values of Weissenberg numbers less than one. Whereas the growth of expansion angle leads to increase in the length of symmetric and asymmetric vortices for low Reynolds and Weissenberg numbers.

کلیدواژه‌ها English

"Viscoelastic fluid"
" Expansion angle"
"Length of vortices"
" Critical Reynolds number"
"Critical Weissenberg number"