مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی عددی جریان و انتقال حرارت خواص وابسته به دمای سیال ویسکوالاستیک در تبدیل واگرای متقارن محوری

نویسندگان
1 دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود
2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی شاهرود
3 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
در تحقیق حاضر، جریان آرام و انتقال حرارت سیال ویسکوالاستیک در تبدیل واگرای متقارن محوری با نسبت انبساط 1:3 مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه‌سازی عددی جریان آرام و انتقال حرارت سیال ویسکوالاستیک از روش حجم محدود و الگوریتم پیزو استفاده شده است. همچنین برای مطالعه تأثیر خاصیت الاستیک جریان سیال پلیمری از مدل فن-تین-تنر غیرخطی استفاده شده است. بیشتر تحقیقات انجام شده در این زمینه معطوف به بررسی پارامترهای هیدرودینامیکی جریان مانند بررسی تأثیر عدد رینولدز و خاصیت الاستیک بر طول گردابه‌ها می‌باشد که باتوجه به فقدان تحقیقی جامع در زمینه‌ی انتقال حرارت جریان سیالات ویسکوالاستیک در تبدیلات واگرا، انجام تحقیق حاضر ضروری به نظر می‌رسد. از دیگر نوآوری‌های پژوهش حاضر در نظر گرفتن برخی از خواص رئولوژیکی و ترمودینامیکی سیال ویسکوالاستیک به صورت تابعی از دما می‌باشد که باتوجه به حساسیت برخی از خواص سیال ویسکوالاستیک به دما، در نظر گرفتن این فرض در حل معادله انرژی ضروری به نظر می‌رسد. نتایج شبیهسازی عددی نشان می‌دهد، مقدار بیشینه ناسلت موضعی دیواره پایین‌دست تبدیل واگرا تقریباً جایی است که گردابه‌ها پایان یافته‌اند و روند تغییرات سرعت به مانند لوله صاف شده است. همچنین با افزایش عدد رینولدز که منجر به افزایش طول و شدت گردابه‌ها می‌گردد، بیشینه ناسلت موضعی در ناحیه انبساط ناگهانی بیشتر به سمت پایین‌دست پیشروی می‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The numerical simulation of flow and heat transfer of temperature dependent properties of viscoelastic fluid in an axisymmetric sudden expansion

نویسندگان English

Mohammad Mohsen Shahmardan 1
Ali Montahaee 2
Mahmood Norouzi 3
چکیده English

In the current research, laminar flow and heat transfer of viscoelastic fluid in an axisymmetric sudden expansion whit expansion ratio of 1:3 is investigated. Finite volume method and PISO algorithm are used for numerical simulation of flow and heat transfer of viscoelastic fluid. As well as, for study the effect of elasticity property of polymeric fluid flow, nonlinear Phan-Thein-Tanner (PTT) rheological model is used. Most of the researches which has been done in this field are focus on investigating hydrodynamic parameters of flow like study the effect of Reynolds number and elasticity property on vortices length, so due to the scarcity of comprehensive study about the heat transfer of viscoelastic fluid flow in sudden expansion, performing present study seems necessary. Considering some of the rheological and thermodynamic properties of viscoelastic fluid as function of temperature is the other innovations of current study, which because of the sensitivity of some of the viscoelastic properties to temperature, considering this hypothesis for solving energy equation seems essential. The results of numerical simulation shows that the maximum quantity of local Nusselt of sudden expansion for downstream wall is approximately where vortices are finished and the procedure of velocity variation is like smooth pipe. Also, whit increasing Reynolds number that led to enhancing length and intensity of vortices, the maximum local Nusselt in sudden expansion region move further toward downstream.

کلیدواژه‌ها English

Viscoelastic fluid
Flow and Heat transfer
Nusselt number
Sudden Expansion