پديد آورنده :
ابراهيمي، مهدي
عنوان :
بررسي عددي جريان سيال و انتقال حرارت از يك سيلندر سه بعدي با مقطع مربعي در نسبت منظري متفاوت در محدوده اعداد رينولدز پايين
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
[سيزده]، 133ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
احمد سوهانكار اصفهاني
استاد مشاور :
محمدرضا راستان
توصيفگر ها :
سيلندر مربعي محدود , شبيه سازي عددي سه بعدي , اعداد رينولدز پايين , نسبت منظري , انتقال حرارت , جريان پايا و ناپايا , شروع ريزش گردابه
استاد داور :
مهدي نيلي احمدآبادي، سعيد مرتضوي راوري
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/08/14
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/08/23
چكيده فارسي :
مطالعه جريان پيرامون اجسام جريان‌بند كاربردهاي فراوان از جمله جريان پيرامون ساختمان‌هاي بلند تا خنك كاري تراشه‌هاي الكترونيكي كوچك دارد. در اين پژوهش به بررسي ساختار جريان و انتقال حرارت پيرامون يك سيلندر مربعي سه بعدي در محدوده اعداد رينولدز پايين 1 تا 100 و در نسبت‌هاي منظري 1 تا 8 پرداخته شده است. در اين پژوهش شبيه سازي‌هاي عددي با نرم افزار انسيس فلوئنت انجام شده است. بررسي‌ها براي تعيين محدوده عدد رينولدز بحراني متناظر با شروع ناپايداري‌ها و تعيين شروع ريزش گردابه نشان داد كه رژيم جريان در نسبت‌هاي منظري 1 تا 6 در اعداد رينولدز برابر يا كمتر از 100 و در نسبت منظري 8 تا عدد رينولدز 60 پايا و آرام است و پس از آن ناپايا و همراه با ريزش گردابه مي‌شود. مطالعه‌اي براي بررسي تأثير كيفيت شبكه و تأثير ابعاد ميدان محاسباتي انجام گرفت. نتايج اين مطالعه نشان دهنده تأثير بالاي اندازه ميدان محاسباتي بر ساختار جريان و ضريب نيروي درگ و عدد ناسلت در اعداد رينولدز پايين است. به گونه‌اي كه در اعداد رينولدز پايين به ميدان محاسباتي با ابعاد بزرگتري نياز است و همچنين در نسبت‌هاي منظري بالاتر به ميدان محاسباتي با ابعاد كوچكتري نياز است. نتايج نشان دهنده اثر بالاي نسبت منظري و عدد رينولدز بر ساختار جريان و انتقال حرارت است. با افزايش نسبت منظري افزايش نيروي درگ و ضريب نيروي عرضي وارد بر يك ديواره جانبي مشاهده شد. با افزايش عدد رينولدز كاهش نيروي درگ مشاهده شد. نتايج نشان داد كه در نسبت منظري كمتر از 3 تنها گردابه‌هاي نوك شكل مي‌گيرد و ساختار جريان ناحيه ويك دو قطبي است. در نسبت منظري 4 و بالاتر در اعداد رينولدز بالاتر از 70 گردابه‌هاي پايه و ساختار چهار قطبي مشاهده شد. با افزايش عدد رينولدز، جريان پايين رونده، و با افزايش نسبت منظري جريان بالا رونده قوي‌تر مي‌شود. با افزايش عدد رينولدز جريان بازگشتي ناحيه بزرگتري پيدا مي‌كند. با استفاده از پارامتر دماي بدون بعد به بررسي توزيع دماي در ناحيه دنباله پرداخته شد و از عدد ناسلت به عنوان معياري براي ميزان شار حرارتي استفاده شد. با افزايش عدد رينولدز عدد ناسلت افزايش مي‌يابد.
چكيده انگليسي :
The study of flow around bluff bodies has many applications such as the flow around tall buildings or the cooling of small electronic chips. In this research, the flow structure and heat transfer around a three-dimensional square cylinder mounted on a wall have been investigated for various Reynolds numbers (1 to 100) and aspect ratios (1 to 8) and Pr=0.7. All numerical simulations have been performed with ANSYS Fluent software. A study was conducted to investigate the effect of mesh quality and the size of the computational domain. The results of this study show that the effects of computational domain size on flow structure, drag force coefficient and Nusselt number are high especially for low Reynolds numbers. Thus, a larger computational domain size is needed for lower Reynolds numbers. Investigations to determine the range of critical Reynolds number corresponding to the onset of vortex shedding indicated that the flow regime is steady for aspect ratios between 1 to 6 and Reynolds numbers up to 100. In addition, the results show that flow becomes unsteady for aspect ratio of 8 and Reynolds numbers larger than 70. In fact, the critical Reynolds number at which the vortex shedding occurs (AR=8) for the first time, was 70 and the flow regime changes from steady to unsteady. It was observed that the various aspect ratios and Reynolds numbers have high influence on flow structure and heat transfer. The results show that the drag force and the transverse force coefficient on the side wall increase with increasing the aspect ratio. With increase of the Reynolds number, a decrease in the drag force coefficient was observed. The results show that for aspect ratios less than 3, only tip vortices are formed and the flow structure of the wake region is dipole. In the aspect ratio of 4 and higher, in Reynolds numbers higher than 70, base vortices and quadrupole structure were observed. As the Reynolds number increases the downwash flow becomes stronger. When the aspect ratio increases the upwash flow becomes stronger. Finally, it is found that the Nusselt number increases as the Reynolds number increases.
استاد راهنما :
احمد سوهانكار اصفهاني
استاد مشاور :
محمدرضا راستان
استاد داور :
مهدي نيلي احمدآبادي، سعيد مرتضوي راوري
