12797

11712

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك

1396

چهارده، 97ص.: مصور، جدول، عكس(رنگي)، نمودار

ص.ع. به فارسي و انگليسي

مهدي نيلي احمدآبادي، محمدرضا توكلي

محمود نوروزي

احمد صابونچي، محمدرضا سليم پور

1396/06/25

كتابنامه

مكانيك

مهندسي مكانيك

ID11712

چكيده پژوهش پيشرو به بررسي جريان سيال ويسكوالاستيك در كانالهاي داراي انحنا درجه بصورت عددي و آزمايشگاهي مـيپـردازد جريان در هندسه خم درجه داراي كاربردهاي بسياري در صنايع مختلف از جمله پتروشيمي داروسازي صنايع غذايي و سيسـتمهـاي ميكروفلويديك است در اين پژوهش از تكنيك آشكارسازي جريان PIV به منظور آشكارسـازي جريـانهـاي ثانويـه شـكل گرفتـه در كانال داراي انحنا استفاده شده است همچنين شبيهسازيهاي عددي با استفاده از روش حجم محـدود انجـام شـدهانـد در حـل عـددي مساله از روش PISO به منظور كوپل كردن سرعتها و فشار استفاده شدهاست در اين پژوهش به بررسي تـاثير عـدد رينولـدز و نسـبت انحنا روي ساختار جريان ثانويه دركانالهاي داراي خم درجه پرداختهشده است همچنين تـاثير ايـن دو پـارامتر روي ميـدان تـنش و اختلاف تنشهاي نرمال اول و دوم بررسي شدهاست نسبتهاي انحنا درنظر گرفته شده در ايـن پـژوهش بصـورت و در اعداد رينولدز و هستند جريان كاملا توسعه يافته سيال ويسكوالاستيك در كانـال مسـتقيم از خـود هشت گردابه در مقطع كانال نشان ميدهد در طي مراحل اوليه جريان داخل خم درجه تا حدود زاويه درجه اين هشـت گردابـه جريان ثانويه با گردابه هاي دين درحال تشكيل در جريان ادغام شده و در نهايت تشكيل دو سلول ديـن را مـيدهنـد از طرفـي خـواص الاستيك سيال منجر به ايجاد اختلاف تنشهاي نرمال اول و دوم قوي در جريان شده كه باعث كشيدهشدن گردابـههـاي ديـن بـه سـمت ديوارههاي كانال داراي انحنا ميگردد مقايسه نتايج جريانهاي ثانويه براي سيالات نيوتني و غيرنيوتني نشان داد كه قدرت جريان ثانويه در سيالات ويسكوالاستيك در تمامي اعداد رينولدز و نسبت انحناهاي مورد بررسي بيشـتر از سـيال نيـوتني اسـت همچنـين نتـايج شـبيه سازيهاي عددي نشان داد كه مطابق الگوي جريان ثانويه شكل گرفته در سيال ويسكوالاستيك امكان به تعويق افتادن ناپايداري دين در زمانيكه جريان به حالت توسعهيافته برسد وجود دارد نتايج شبيهسازيهاي عددي نشان دادند كه اندازه اختلاف تنشهاي نرمـال اول و دوم بصورت پيوسته در طول مجراي خميده افزايش يافته و باعث نزديك شدن سلولهاي دين به ديوارههاي كانال ميگردند كلمات كليدي جريان ثانويه سيال ويسكوالاستيك آشكارسازي PIV اختلاف تـنش نرمـال اول اخـتلاف تـنش نرمال دوم

Study of the Effect of 90 Degree Bend Duct Curvature on Viscoelastic Flow Structure using PIV Technique and Numerical Solution Mostafa Mahmoudi Mostafa mahmoudi@me iut ac ir Date of submission 06 19 2017 Department of Mechanical Engineering sfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisors Mahdi Nili Ahmad Abadi m nili@cc iut ac ir Mohammad Reza Tavakoli mrtavak@cc iut ac irAbstract In the present research the viscoelastic fluid flow through 90 degree bend ducts was investigated bothexperimentally and numerically The flow through 90 degree bend ducts has various industrial applicationssuch as petroleum industry pharmacy food industry and microfluidics devices The particle imagevelocimetry PIV method was utilized to visualize the formation of secondary flows inside the curvedchannel Also numerical simulations were conducted using finite volume method In order to couplevelocities and pressure fields the PISO algorithm was used In the present research the effects of variousReynolds numbers and curvature ratios on the secondary flow patterns inside the 90 degree bend ducts werestudied Furthermore the effect of these two parameters on the first and second normal stress differenceswas investigated The considered curvature ratios for curved ducts were equal to 0 05 0 066 0 1 and 0 2 atRe 10 20 30 40 50 and 100 The results showed that eight elastic vortexes were formed in the fully developed viscoelastic flow though a straight channel When the viscoelastic fluid enters the curved part ofchannel these eight elastic vortexes interfere with the Dean vortexes and eventually two Dean cells areformed The presence of first and second normal stress differences in viscoelastic flows resulted instretching the Dean vortexes In addition the comparison between Newtonian and viscoelastic secondaryflows through curved ducts showed that the strength of secondary flows in viscoelastic flows at theconsidered Reynolds numbers and curvature ratios was greater than Newtonian ones Also according to thesecondary flow patterns in viscoelastic flow the results of numerical simulations showed the possibility ofpostponing the Dean instability in viscoelastic fluids Furthermore the numerical results demonstrated thatthe first and second normal stress differences were constantly increased though the curved part of channelwhich led to stretching the Dean vortexes toward duct walls Keywords Secondary flows Viscoelastic fluid PIV First normal stress difference Second normalstress difference

مهدي نيلي احمدآبادي، محمدرضا توكلي

محمود نوروزي

احمد صابونچي، محمدرضا سليم پور