15517

1562 دكتري

دكتري

تبديل انرژي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1398

نوزده، 200ص. : مصور، جدول، نمودار

مهدي نيلي احمدآبادي

محمود نوروزي

بهزاد قاسمي، احمد سوهانكار، محسن ثقفيان

1398/12/19

كتابنامه

مهندسي مكانيك

مهندسي مكانيك

1398/12/19

2605866

چكيده در اين پژوهش به بررسككي عددي و تجربي جريان و انتقال حرارت جابجايي اجباري غير پاياي سككيال ويسكككواالسككتيك حول استوانهاي با مقطع دايره پرداخته شده است تحليل عددي با توسعه حل گر رئوفوم1 از كد منبع باز اپن فوم2 و به روش حجم محدود انجام شده است سيال ويسكواالستيك در تمامي مراحل يك سيال تراكم ناپذير و جريان دوبعدي در نظر گرفته شده است به منظور جلوگيري از واگرايي عددي در حل عددي جريان سيال وي سكواال ستيك بهخ صوص در اعداد اال ستي سيته باال از نگا شت لگاريتمي ا ستفاده شده است مدل فن تين تنر PTT با دو پارامتر مدل بهعنوان يكي از دقيقترين مدلهاي ارائهشده براي توصيف رفتار سيال ويسكواالستيك بهكاررفته ا ست نتايج تحقيق حا ضر داراي سه بخش كلي ارائه شده ا ست مالحظات عددي حل جريان سيال وي سكواال ستيك برر سي جريان و انتقال حرارت جابجايي اجباري در دو رژيم مختلف پايا و ناپايا و نتايج آزمايشهاي تجربي نتايج اين تحقيق نشكككان ميدهد كه تغييرات لزجت و زمان رهايي از تنش با دما بيش از سكككاير خواص سكككيال بر پارامترهاي هيدروديناميكي و حرارتي موثر است سه رژيم افزايش ضريب پسا كاهش ضريب پسا و رژيم پساي ثابت در اعداد االستيسيته مختلف مشاهده شده است اثر رقيقشوندگي با افزايش عدد االستيسيته El و نسبت لزجت بر تغييرات تنش برشي و ضرايب پساي متناظر با آن مطالعه شده است در مطالعه تغييرات نرخ انتقال حرارت با االستيسيتي اين نتيجه بدست آمد كه به طوركلي االستيسيتي از دو روش بر انتقال حرارت اثر گذار اسكككت افزايش سكككرعت و تقويت مكانيزم جابجايي اجباري روش غيرمسكككتقيم و تلفات لزج روش مسكككتقيم افزايش El و پارامتر لغزش عدد ناسكككلت Nu را از طريق مكانيزم غير مسكككتقيم افزايش ميدهند درحاليكه سكككرعت با افزايش پارامتر اول مدل PTT كاهش مييابد و اين موجب ضعيف شدن مكانيزم جابجايي اجباري مي شود ولي تلفات لزج بر اين مكانيزم غلبه كرده و موجب افزايش Nu ميشككود عدد ناسككلت با افزايش عدد االسككتيسككيته بهطور يكنوا در رژيم پايا تا 84 و در رژيم ناپايا تا كك ك ك 2 25 افزايش يافته است عدد رينولدز بحراني كه در آن ريزش گردابه شروع ميشود براي سيال ويسكواالستيك مورد بررسي 52 به د ست آمده ا ست در اين رژيم اثرات اال ستيك در بازهاي ت ضعيفكننده ريزش گردابه و در بازهاي ديگر تقويت كننده اند تحليل سكهبعدي جريان نشكان ميدهد كه االسكتيسكيته ناپايداريهاي در راسكتاي محور اسكتوانه را به تاخير مياندازد در نهايت جريان ك ك كك ك ك حول استوانه قرارگرفته در يك كانال سهبعدي به روش سرعت سنجي تصوير ذرات اندازهگيري شده و با حل عددي مقايسه شده است با استفاده از دادههاي به دست آمده از حل عددي روابطي براي تغييرات ضريب پسا در دو رژيم پايا و ناپايا عدد ناسلت و عدد استروهال بد ست آمده ا ست اثر پارامترهاي مختلف مانند El Re اعداد پرانتل Pr و برينكمن Br بر نتايج مورد برر سي قرارگرفته ا ست در هر مرحله توزيع مؤلفههاي تن سور تنش ضريب پ سا ضريب برآ و سرعت و دما حول ا ستوانه ر سم شده و اثر پارامترهاي فوق موردبحث و بررسي فيزيكي قرارگرفتهاند كلمات كليدي 1 جابجايي اجباري 2 سيال ويسكواالستيك 3 مدل 4 PTT استوانه 5 PIV 1 rheoFoam 2 openFoam

Numerical Investigation of Forced Convection Heat Transfer and Flow of a Viscoelastic Fluid Passing over a Cylinder Ali Minaeian a minaeian@me iut ac ir Date of Submission 2020 01 15 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology 84156 83111 Isfahan Iran Degree PhD Language FarsiSupervisor Mahdi Nili Ahmadabadi1 m nili@iut ac irAdvisor Mahmood Norouzi2 mnorouzi@shahroodut ac ir1 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology 84156 83111 Isfahan Iran2 Department of Mechanical Engineering Shahrood University of Technology Semnan IranAbstract This study numerically investigates forced convection heat transfer of a viscoelastic fluid around acylinder in steady and unsteady regimes in presence of viscous dissipation using finite volume method ThePhan Thien Tanner PTT model describes the viscoelastic behavior of the viscoelastic fluid To avoiddivergence and stabilize the numerical process in high elastic cases the log conformation approach proposedby previous researchers is used The Nusselt number Nu was monotonically increased with increasingelasticity number El retardation ratio Prandtl number Pr and Brinkman number Br in a wide range Both drag reduction and drag enhancement are seen in the numerical results The effect of consideration oftemperature dependent properties on the results was investigated Results show that the elastic forces madethe vortices behind the cylinder smaller and stronger In addition the elasticity delays the three dimensionalinstabilities in cylinder axis direction Finally the effects of El model parameters Pr and Br on thedistribution of stress components velocity and temperature distributions Nu shedding frequency and dragand lift coefficients are investigated separately and physical discussion is presented Key Words forced convection heat transfer viscoelastic fluid non Newtonian PTT cylinder numericalsimulationIntroduction Forced convective heat transfer in a viscoelastic fluid is one of the most interestingproblems in engineering due to the wide range of apllications such as polymer preparation extrusion biological heat exchangers covering and coating smaller scale fuidics cosmeticindustries etc The calculation of the temperature distribution and heat transfer rate is veryimportant in many polymer industries due to their significant effects on the quality of thefinal products 1 The heat transfer rate in viscoelastic fluids is typically higher than thatin Newtonian fluids 2 Since the second order viscoelastic model is a quasi linear model that has been obtainedfrom the first term of Taylor series it cannot describe the effect of relaxation time Non linear viscoelastic models cover the defects of the linear and quasi linear models inpredicting the effect of relaxation time These constitutive equations are used to representa wider range of viscoelastic fluids by inclusion of both elastic and shear thinningbehaviors The Phan Thien Tanner PTT model which was derived by the network theory

مهدي نيلي احمدآبادي

محمود نوروزي

بهزاد قاسمي، احمد سوهانكار، محسن ثقفيان