پديد آورنده :
صحرايي، مسعود
عنوان :
بررسي عددي جريان و انتقال حرارت سيال عبوري از دو استوانه ي چرخان با آرايش پشت سر هم
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك
صفحه شمار :
پانزده، 89ص.: مصور
استاد راهنما :
احمد سوهانكار
استاد مشاور :
محسن ثقفيان
توصيفگر ها :
جريان غير دائم , نيروي ليفت/ دراگ
استاد داور :
محمدرضا توكلي، محمدرضا سليم پور
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/07/17
چكيده فارسي :
چكيده مطالعه جريان سكيال و انتقال حرارت پيرامون اسككتوانههاي سككاكن وچرخان كه در مسككير يك جريان قرار گرفته باشككد داراي كاربردهاي ك زيكادي اسكككت كه مي توان به جريان اطراف دودكش ها اجزا يك برد الكتريكي محور هاي چرخان تجهيزات صكككنعتي اشكككاره كرد همچنين چرخش بعنوان يك روش كنترل فعال براي جلوگيري از ريزش گردابه و افزايش نيروي ليفت نيز اسكككتفاده مي شكككود با توجه به كوچك سككازي اجزا صككنعتي تا مرتبه هاي ميني و ميكرو مطالعه جريان اطراف اسككتوانه چرخان در محدود وسككيع اعداد رينولدز ازجمله اعكداد رينولدز پايين ضكككرورت دارد همچنين شكككناخت الگوهاي جريان در اعداد رينولدز پايين كمك به بررسكككي بهتر آنها در اعداد رينولدز باالتر مي كند در تحقيق پيشكرو جريان و انتقال حرارت از تك اسكتوانه چرخان و همچنين دو اسكتوانه چرخان با مقطع دايره اي ك ك ك كه با آرايش پشكت سكر هم قرار گرفته به روش عددي و با اسكتفاده از نرمافزار فلوئنت در محدود اعداد رينولدز 06 الي 006 و سكرعت ك چرخشكي بدون بعد شكده با سكرعت ورودي مابين صفر تا 5 بررسي شده است شبيه سازي ها در اين پژوهش بصورت دو بعدي و غير دائم انجام شده است اگرچه حل نهايي در بعضي سرعت هاي چرخشي و يا اعداد رينولدز از نوع دائم مي باشند در ابتدا به بررسكي جريان حول يك اسكتوانهي چرخان در معرض جريان يكنواخت در اعداد رينولدز 06 04 و001 و محدودهي سرعت چرخشي بدون بعد شده با سرعت ورودي 5 4 3 0 پرداخته شده و نتايج بدست آمده با تحقيقهاي پيشين مقايسه و تطبيق خوبي مشاهده شد در واقع اين نتايج بنوعي معرف اعتبار سنجي اين پژوهش است چون نتايج مناسبي براي جريان حول دو استوانه چرخان پشت سكر هم براي مقايسكه با اين تحقيق تاكنون گزارش نشكده اسكت از نتايج مهم اين فصل ميتوان به مشاهده ريزش گردابه در عدد رينولدز 001 در حالتهاي 5 0 و همچنين افزايش اندازه ضريب ليفت با افزايش سرعت چرخشي اشاره كرد در بخش اصكلي جريان و انتقال حرارت از دو اسكتوانهي چرخان با آرايش پشتسرهم در معرض جريان يكنواخت بررسي شده است در ابتداي اين فصكل مطالعه تاثير فاصكله بين دو استوانه در محدوده 2 6 5 T در عدد رينولدز 001 انجام و نواحي پايا و ناپايا برحسب سكرعت چرخشكي و فاصكلهي دو اسكتوانه تعيين شده است نتايج اين بخش نشان داد كه ضريب ليفت همواره با افزايش سرعت چرخشي افزايش يافته در حالي كه تغيير فاصله تاثير چنداني بر اين ضريب ندارد همچنين ضريب درگ تغييرات بيشتري نسبت به تغيير فاصله بين استوانهي داشته بطوري با افزايش فاصله بدون بعد از 5 6 به 2 در سرعت چرخشي بدون بعد 5 براي استوانه باالدست ضريب دراگ 34 درصد كاهش مي يابد در ادامه اين فصل تاثير افزايش عدد رينولدر مابين 001 تا 006 بر جريان و انتقال حرارت از دو استوانهي چرخان با فاصكله بدون بعد 4 بررسكي شده است يكي از پارامترهاي مهم در بررسي دو استوانه چرخان نحوه چرخش انها نسبت به هم مي باشد كه تا اين مرحله چرخش هر دو اسككتوانه پاد سككاعتگرد در نظر گرفته شككده اسككت در بخش انتهايي اين فصككل جهت چرخش دو اسككتوانه متفاوت در نظر گرفته شكده بصورتي كه استوانه اول باالدست پادساعتگرد و استوانه دوم پايين دست بصورت ساعتگرد چرخانده مي شكود و تاثير اين تغيير جهت چرخش برنتايج مطالعه شكد نتايج اين بخش نشكان داد كه در محدوده تحت بررسكي افزايش عدد رينولدز ك ك ك تاثير چنداني بر الگوهاي جريان ندارد و در نتيجه ضككرايب ليفت و دراگ با تغيير عدد رينولدز تقريبا ثابت ميمانند در حالي كه با افزايش عدد رينولدز از 001 به 006 باعث افزايش 04 انتقال حرارت از استوانه باالدست در حالت بدون چرخش ميشود همچنين وقوع حالت دائم در اين حالت نسككبت به حالتي كه هردو اسككتوانه پادسككاعتگرد چرخش كنند بيشككتر اسككت همچنين تغيير جهت چرخش اسككتوانه پاييندست باعث افزايش انتقال حرارت از اين استوانه ميشود در حالي كه ضرايب ليفت و دراگ تقريبا ثابت ميماند كلماات كليادي اسكككتوانهچرخان آرايش پشكككتسكككرهم روش عددي انتقال حرارت جريان غير دائم نيروي ليفت دراگ
چكيده انگليسي :
90 Numerical Investigation of Heat Transfer and Fluid Flow Past Two Rotating Circular Cylinders in Tandem Arrangement Masoud Sahraei m sahraei@me iut ac ir Date of Submission 2016 06 15 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Ahmad Sohankar a sohankar@cc iut ac irAbstractForced convection heat transfer around circular cylinders has numerous applications in engineering practicesuch as heat exchangers space heating flow around arrays of nuclear fuel rods heat losses from high risebuildings chimneys power generators and other thermal applications In this study unsteady laminar flowand convective heat transfer from two rotational isothermal cylinders of tandem arrangement is numericallyinvestigated The numerical simulations were carried out by the commercial CFD software FLUENT The working fluid is air This study has three sections First for a single cylinder effects of various rotationalspeed and Renolds number has been studied as a validation for the main part In section 2 the effects ofvarious rotational speed and gap spacing are studied with the Reynolds number of 100 and the Prandtl numberof 0 71 The analysis is carried out for the non dimensional C C W rotational velocity of 0 to 5 and forcenter to center distance ratio T S D of 2 5 4 and 6 It is found that based on T and we can divideunsteady solutions on two regions V S I and V S II which cases in same region have a same vortex sheddingpattern Also it is obtained that increase in distance has more effect on drag coefficient specially in highrotational speed than lift coefficient For example with increasing dimensionless distance from 2 5 to 6 inconstant dimensionless rotational speed 5 for upstream cylinder drag coefficient reduces by 43 but liftcoefficient changes only 3 In section 3 for constant center to center distance ratio S D of 4 the effectsof changing the rotational direction C W and C C W of downstream cylinder for Reynolds numbers of 100 150 and 200 has been investigated The flow parameters such as the lift and drag coefficients and Strouhalnumber are also obtained and compared with those of available in literatures Streamlines and isotherms weregenerated to interpret the flow and heat transport visualization The mean and local Nusselt numbers for theupstream and downstream cylinders were obtained In this section we can divide unsteady solutions in threeregions V S I V S II and V S II Although unsteady solutions could be fitted in the same category mentionedin section 2 It is found that in the range of this study Renolds number has a few effect on fluid patterns sodrag and lift coefficient are almost constant with changing Re number although heat transfer for upstreamcylinder has a 40 increase with changing Re number from 100 to 200 for stationary cylinders Also it isobtained that changing the downstream rotation direction could be a way to stop vortex shedding IncreasingRenolds number decrease period time so Strouhal number will increase But usually increasing rotationalspeed will decrease strouhal number Keywords rotating cylinder tandem arrangement numerical method heat transfer unsteady flow drag and lift forces
استاد راهنما :
احمد سوهانكار
استاد مشاور :
محسن ثقفيان
استاد داور :
محمدرضا توكلي، محمدرضا سليم پور
