۹ نتیجه برای سیال غیرنیوتنی
محمد محسن شاه مردان، محمود نوروزی، امیر نقی خانی،
دوره ۱۴، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله، حل عددی جریان سیال غیرنیوتنی از میان کانال با یک حفره بررسی شده است. از مدل غیرنیوتنی کاریو- یاسودا که وابستگی تنش به نرخ برش را به¬خوبی بیان می¬کند استفاده می¬شود و اثر توان نمایی( ) مدل روی خواص جریان مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم با استفاده از روش تفاضل محدود روی شبکه جابجاشده گسسته¬سازی شده و نحوه اختصاص پارامترهای جریان روی شبکه جابجاشده بر اساس روش علامت¬گذاری و سلول می¬باشد. به¬منظور وابستگی بین معادلات پیوستگی و ممنتوم از روش تراکم پذیری مصنوعی استفاده می¬گردد. نتایج حل عددی بیان می کند با کاهش توان نمایی ، طول توسعه یافتگی جریان افزایش، سرعت در مرکز کانال و افت فشار جریان کاهش می¬یابد.¬
وحید اصفهانیان، ایمان رهبری، محمدحسین مرتضوی،
دوره ۱۵، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۴ )
چکیده
جریان سیالات غیرنیوتنی در بعضی از کاربردهای صنعتی به جریان آشفته تبدیل می‌شود. روش‌های مختلفی جهت بررسی جریان آشفته ارائه شده‌اند که هرکدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. مدل‌های آشفتگی هزینه محاسباتی کمی دارند ولی دارای منابع عدم قطعیت ساختاری در فرآیند حل هستند. همچنین، مدل‌های آشفتگی که برای سیالات غیرنیوتنی توانی ارائه شده‌اند، اغلب از اصلاح مدل‌های نیوتنی بدست آمده‌اند و مدل‌سازی مناسبی برای تنش ویسکوپلاستیک ارائه نشده‌است. از طرفی، شبیه‌سازی عددی مستقیم نتایج بسیار دقیقی را ارائه می‌کند درحالیکه هزینه محاسباتی بسیاری را به‌همراه دارد. بدین ترتیب، استفاده از نتایج شبیه‌سازی عددی مستقیم برای کمی‌سازی عدم قطعیت موجود در مدل‌های آشفتگی طرح بسیار مناسبی خواهد بود. زیرا امکان تصمیم‌گیری بهتر بر مبنای نتایج شبیه‌سازی RANS را فراهم می‌کند. در این تحقیق ابتدا یک مدل آشفتگی برای سیال غیرنیوتنی توانی بر مبنای مدل ارائه و برای شبیه‌سازی جریان درون یک لوله استفاده شده است. سپس یک روش کارا جهت کمی‌سازی عدم قطعیت‌های موجود در آن ارائه شده‌است. در این روش، فرض شده‌است که تمامی عدم قطعیت‌های موجود، در محاسبه تنش رینولدز و تنش توانی رقیق شونده تجمیع شده‌اند. ابتدا تفاوت این دو تنش در DNS و RANS به کمک میدان تصادفی گاوسی مدل شده‌است. سپس با استفاده از بسط کارهونن-لوه این عدم قطعیت به داخل روند حل پخش شده و تاثیرش در سرعت جریان محاسبه شده‌است. نتایج نشان میدهند که روش ارائه‌شده دارای دقت قابل قبولی در تخمین این عدم قطعیت میباشد.
سیما باهری اسلامی، مرضیه خضرلو، رضا غرائی خسروشاهی،
دوره ۱۶، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۵ )
چکیده
از آنجایی که اکثر سیالات در کاربردهای مهندسی و بیولوژیکی غیرنیوتنی هستند، مطالعه اختلاط سیالات غیرنیوتنی بسیار مهم است. در میکرومیکسرهای منحنی شکل از جریان های ثانویه برای بهبود اختلاط سیالات استفاده می‌شود. در این مطالعه اختلاط سیالات غیرنیوتنی در میکرومیکسرهای منحنی به صورت عددی و با استفاده از کد متن باز اپن فوم بررسی شده است. بررسی ها با فرض جریان سه بعدی، پایا و تراکم ناپذیر و برای اعداد رینولدز بین ۰,۱ تا ۳۰۰ انجام گرفت. در این مطالعه از آب به عنوان سیال نیوتنی و از محلول آبی کربوکسی متیل سلولز با غلظت‌های متفاوت به عنوان سیال غیرنیوتنی استفاده شد. تأثیر عدد رینولدز جریان، کمیت‌های لزجت سیال قانون توانی و هندسه میکرومیکسر روی درجه اختلاط و افت فشار بی بعد مطالعه شد و نتایج با نتایج مربوط به میکرومیکسر مستقیم مقایسه شد. نتایج نشان داد که با کاهش شاخص توانی سیال، درجه اختلاط کاهش می یابد و بازده اختلاط برای سیالات رقیق شونده در هندسه های دارای پیچ های تیز بهتر است. همچنین با افزایش عدد رینولدز و به تبع آن افزایش سرعت، اثرات گریز از مرکزی بیشتر شده و اختلاط بهبود می یابد. بررسی همزمان درجه اختلاط و افت فشار نشان داد که برای رینولدزهای پائین و شاخص‌های توانی کوچک، میکرومیکسر-ب عملکرد بهتری دارد.
مجید سیاوشی، بهروز زارع وامرزانی،
دوره ۱۶، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله جریان سیال غیرنیوتنی در یک مخزن نفتی برای حالت دوفاز مخلوط نشدنی بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. جریان مورد نظر در یک محیط متخلخل بصورت تراکم پذیر شبیه سازی شده است. معادله ساختاری کاریو-یاسودا به عنوان مدل مورد نظر برای شبیه سازی سیال غیرنیوتنی استفاده شده است. از روش IMPES که میدان فشار را به صورت کاملاً ضمنی و معادله اشباع را به صورت صریح در نظر میگیرد، برای حل عددی بهره گرفته شده است. نتایج حاصل نشان میدهد که ویسکوزیته سیال غیرنیوتنی در نرخ برش صفر تأثیر زیادی بر بازده جاروب شدن مخزن و جلوگیری از کانالیزه شدن سیال تزریقی و رشد پدیده انگشتی شدن آن در مخزن دارد. همچنین مشاهدات نشان میدهند که افزایش ویسکوزیته سیال غیرنیوتنی باعث افزایش بازده و تولید تجمعی نفت و کاهش اثر انگشتی شدن سیال تزریقی در نفت مخزن میگردد. ثابت زمانی سیال کاریو- یاسودا که مشخص کننده خاصیت الاستیک سیالات غیرنیوتنی می باشد به ازای مقادیر کم تراوایی مخزن تأثیر چندانی روی مشخصه های جریان سیال ندارد و افزایش نفوذپذیری مخزن باعث محسوس شدن تأثیر آن روی جریان ایجاد شده در محیط متخلخل میگردد. افزایش دبی حجمی تزریقی به مخزن نفتی باعث افزایش دبی حجمی سیال تولیدی میگردد، اما مقدار دبی تزریقی دارای یک بازه بهینه برای برداشت بهینه نفت میباشد. علاوه بر این، مدت زمان رسیدن اولین المان سیال تزریقی به چاه تولید با تغییر خواص مؤثر سیال تزریقی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج ارائه شده است.
اکزم جهانبخشی، افشین احمدی ندوشن،
دوره ۱۷، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله انتقال حرارت جابجایی طبیعی در یک محفظه مربعی پر شده با سیال غیرنیوتنی مدل پاورلا برای حالت دائم و آرام با چشمه حرارتی‌مرکزی به صورت عددی بررسی شده است. دیواره‌ی بالایی محفظه عایق است. دیوارهای قائم نیز در دمای ثابت TC قرار دارند. دیواره پایینی محفظه در چهار قسمت مساوی دارای دما‌های TH و TC هستند. معادلات حاکم برای سیال غیرنیوتنی مدل پاورلا به روش تفاضل محدود بر مبنای حجم کنترل جبری شده و با استفاده از الگوریتم سیمپل به صورت همزمان حل شده‌اند. نتایج نشان میدهد که در اعداد رایلی کوچک عدد ناسلت تحت تاثیر تغییرات شاخص پاورلا قرار نمی‌گیرد اما در رایلیRa=۱۰۶ تغییرات عملکرد حرارتی با تغییر شاخص پاورلا چشمگیر‌تر است. در تمام شاخص‌ها، با کوچک‌تر شدن عدد رایلی مرکز چرخش خطوط جریان نسبت به خط موازی محور y در مرکز محفظه، تقارن بیشتری دارد. همچنین با قدرت گرفتن جابجایی طبیعی در محفظه، ناسلت متوسط برای سیال غیرنیوتنی با افزایش شاخص پاورلا افزایش یافته و بهبود عملکرد حرارتی با افزایش رایلی در سیال غلیظ پاورلا (n˃۱) چشمگیر‌تر است. نتایج همچنین نشان میدهد که عدد رایلی برای شروع جابجایی طبیعی در محفظه با افزایش شاخص پاورلا کاهش می‌یابد.
رامین قربانی، سید مصطفی حسینعلی پور،
دوره ۱۸، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله، هدف ارائه حل های دقیق برای جریان فیلم نازک یک سیال غیر نیوتنی در هندسه ها و شرایط مرزی متفاوت است. حل تحلیلی معادلات برای سیالات غیر نیوتنی از موارد مهم و چالش برانگیز است که به فهم هرچه بیشتر فیزیک این دسته از سیالات کمک شایانی می کند. برای این منظور از تئوری سیالات ریز قطبی استفاده شده است. فیلم نازک در سه هندسه خاص شامل: جریان به سمت پایین روی یک سطح شیبدار، جریان روی یک تسمه در حال حرکت به سمت بالا و جریان به سمت پایین روی یک استوانه عمودی مد نظر قرار گرفته است. برای حل معادلات حاکم و بدست آوردن میدان های سرعت و چرخش، در دو هندسه اول از روش تمام تحلیلی و در هندسه سوم با توجه به پیچیدگی معادلات از ترکیب روش های تحلیلی و عددی استفاده شده است. میدان چرخش و سرعت برای هر سه حالت ترسیم شده و نتایج برای مقادیر مختلف پارامتر های مربوط به یک سیال ریز قطبی مورد بحث قرار گرفته اند. همچنین تاثیر غلظت میکرو المان های موجود در سیال مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. مشاهده شد که با افزایش مقدار پارامتر مربوط به سیال ریزقطبی، اندازه میدان سرعت و چرخش کاهش پیدا می کند.
محمدکاظم شیخیان، محمود نوروزی، محمد محسن شاه مردان،
دوره ۱۸، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۷ )
چکیده
برخورد قطرات بر روی سطوح جامد دارای کاربرد گسترده‌ای در صنایع نفت و گاز، رنگ‌آمیزی سطوح، خنک‌کاری سطوح داغ و سم‌پاشی محصولات کشاورزی میباشد. در مطالعه حاضر، ضریب گسترش سیال غیرنیوتنی باگر روی سطح جامد خشک از قبیل آکریلیک (پلکسی‌گلس) و ورق استیل ضد زنگ بصورت آزمایشگاهی بررسی شده و با قطرات نیوتنی (آب و گلیسیرین) مقایسه می‌شود. صفحات پلکسی‌گلس و استیل ضد زنگ هر دو دارای سطحی آب‌دوست هستند. در این پژوهش، سقوط قطرات سیالات غیرنیوتنی و نیوتنی در دو ارتفاع ۲۷ و ۴۷ سانتیمتر از سطح جامد خشک و در محدوده اعداد وبر ۲۴۵≤We≤"۵۳۸" بررسی شده است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی اثر سرعت برخورد، بر ضریب گسترش قطرات غیرنیوتنی و نیوتنی در زمان برخورد میباشد. نتایج این تحقیق نشان میدهد که با زیاد شدن عدد وبر (افزایش سرعت برخورد)، حداکثر مقدار و نرخ پخش‌شدگی و جمع‌شدگی قطرات نیوتنی یا غیرنیوتنی افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش لزجت قطرات، مقدار و نرخ پخش‌شدگی و جمع‌شدگی قطرات نیوتنی و غیرنیوتنی کاهش می‌یابد. با افزایش ۳۲ درصدی سرعت برخورد بر روی صفحه پلکسی‌گلس (افزایش عدد وبر)، مقدار بیشینه پخش‌شدگی قطرات باگر، آب و گلیسیرین بترتیب به میزان ۲۲، ۳۱ و ۲۰ درصد افزایش می‌یابند.
جعفر گردابی، امیر حسین نیک سرشت،
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۵-۱۳۹۷ )
چکیده
مسئله برخورد گوه به سطح آزاد سیال کاربردهای مهمی در زمینه‌های مختلف مهندسی و در صنایع دریایی دارد و محاسبه نیروی وارد به گوه به خصوص در لحظات اولیه برخورد مورد علاقه بسیاری از محققان می باشد. هدف این مقاله حل عددی برخورد گوه به سیال نیوتنی و سیال غیرنیوتنی هرشل بالکلی دایلاتنت با استفاده از روش لاگرانژی هیدرودینامیک ذرات هموار با تراکم پذیری ضعیف است. برخی سیالات غیرنیوتنی مانند سیال دایلاتنت یا هرشل بالکلی دایلاتنت به دلیل داشتن خاصیت غلیظ شوندگی در محل اعمال تنش، در برابر ورود گوه به سیال از خود مقاومت نشان می دهند. در این تحقیق از الگوریتم پیش بینی و تصحیح جهت حل معادلات استفاده شده است. جهت ایجاد پایداری از تصحیح چگالی(در سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی) و ویسکوزیته مصنوعی (فقط در سیال نیوتنی) استفاده شده است. جهت اعتبار سنجی سطح آزاد و بررسی صحت استفاده از سیال هرشل بالکلی دایلاتنت مسئله شکست سد با استفاده از شرط مرزی انعکاسی حل شده است. در ادامه مسئله برخورد گوه به سیال نیوتنی صحت سنجی شده و با تغییر سه پارامتر لزجت، تنش تسلیم و توان نرخ برش در سیال هرشل بالکلی و استفاده از شرط مرزی نیروی دافعه موناقان مسئله برخورد شبیه سازی شده و نتایج آن به صورت مقادیر نیرو، ضریب فشار و سرعت گوه با هم و همچنین با نتایج آزمایشگاهی سیال نیوتنی مقایسه شده است. جهت صرفه‌جویی در زمان، مقادیر اولیه فشار هیدرواستاتیکی از ابتدا به سیال اعمال می شود.
احمد بِدرام،
دوره ۲۱، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۴۰۰ )
چکیده
در این پژوهش، شکست نامتقارن قطره‌ی با سیال غیرنیوتنی (با رفتار توانی) در یک هندسه‌ی جدید (اتصال شبکه‌ای) مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه‌ی مذکور می‌تواند یک قطره‌ی اولیه را به شش قطره با اندازه‌های مختلف تبدیل نماید. روش پژوهش، شبیه‌سازی عددی به روش Volume Of Fluid (VOF) است. نتایج عددی با نتایج یک مسئله‌ی مبنا مقایسه و تطابق بسیار خوبی مشاهده شده است. نتایج نشان داد که در نواحی نزدیک به دیواره، اختلاط مواد داخل قطره بهتر انجام می‌شود که این موضوع در کاربردهای صنعتی جریان‌های قطره‌ای به ویژه در صنایع داروسازی و شیمیایی، دارای اهمیت است. نتایج نشان داد که بیشترین اندازه‌ی گردابی در شاخه‌ی K۱ (پایین‌ترین شاخه‌ی خروجی در سیستم) به ترتیب ۲۶ و ۴۴ و ۲۸ درصد بیشتر از بیشترین اندازه‌ی گردابی در شاخه‌های K۲ و K۳ و K۴ است (K۴ بالاترین شاخه‌ی خروجی در سیستم است). همچنین بیشترین لزجت مؤثر در شاخه‌ی K۱ به ترتیب ۲۷ و ۲۹ و ۲۴ درصد کمتر از بیشترین لزجت مؤثر در شاخه‌های K۲، K۳ و K۴ است. بنابراین بهترین عملکرد در اختلاط مواد داخل قطره در شاخه‌های خروجی مربوط به شاخه‌ی K۱ است. همچنین مشخص شد که فشار داخل قطره (هم قبل و هم بعد از شکست) در راستای عرض کانال ثابت است.
