توصيفگر ها :
پلاگ , اسلاگ , ميكروكانال , جريان دوفازي , ناوير- استوكس
چكيده فارسي :
چكيده
درسال هاي اخير، جريان دوفازي(گاز-مايع و مايع-مايع) داخل ميكروكانال ها به دليل كاربرد گسترده در علوم مدرن و تكنولوژي مورد توجه بسياري قرار گرفته است. الگوي رفتاري جريان دوفازي و افت فشار در مفاهيم هيدروديناميكي شاخصه هاي جريان دو فازي بسيار اهميت دارد. الگوي رفتاري جريان دوفازي يك بخش اساسي به دليل اثرات آن روي انتقال حرارت، انتقال جرم و ... خواهد بود واز طرف ديگر، افت فشار در ميكروكانال ها نيز يك المان بسيار حساس براي طراحي سيستم هاي شيميايي و انرژي است. بنابراين، تعيين الگوي رفتاري جريان دوفازي يكي از ضروري ترين الزامات تحليل جريان دوفازي است. افت فشار در مبدل هاي حرارتي يكي از مهمترين موضوعات در ذخيره سازي انرژي است. همچنين يكي از مهمترين پارامتر هاي طراحي و مهندسي، افت فشار است كه در اين پژوهش به تحليل افت فشار داخل ميكرولوله پرداخته مي شود. در تحقيق حاضر، با استفاده از روش حجم سيال به شبيه‌سازي و بررسي جريان دوفازي گاز- مايع در حالت T شكل ميكروكانال پرداخته شده است. نرم افزار Ansys Fluent، براي حل معادلات ناوير-استوكس به كار رفته و با استفاده از الگوريتم پيزو ميدان فشار محاسبه شده است. با توجه به اينكه رژيم جريان اسلاگ يكي از پيچيده ترين الگوهاي جريان دو فازي مي‌باشد، تمركز اصلي در پژوهش حاضر بر الگوي جريان مذكور براي از بين بردن يا كاهش آن، با استفاده از اتصال T شكل مي باشد. نتايج پژوهش نشان ميدهد كه با افزايش سرعت فاز گازي مكان تشكيل جريان اسلاگ كوتاهتر مي‌شود. همچنين براي سرعت فاز گازي ثابت با افزايش كسر حجمي فاز گازي، مكان تشكيل جريان اسلاگ در قسمت هاي پايين دست (دورتر از ابتداي ميكروكانال) تشكيل مي‌شود. به دليل افت فشار كه محل T شكل ايجاد ميكند در قسمت خروجي لوله رژيم‌هاي جريان موجي و لايهاي تشكيل مي‌شود. در واقع مي توان نتيجه گرفت به نحوي رژيم‌هاي پلاگ و اسلاگ تشكيل شده در قسمت خروجي اتصال به دليل افت فشار، مستهلك شده است.
چكيده انگليسي :
Abstract
In recent years, two-phase flow (gas-liquid and liquid-liquid) inside microchannels has received much attention due to its widespread use in modern science and technology. The behavioral pattern of two-phase flow and pressure drop is very important in the hydrodynamic concepts of two-phase flow characteristics. The behavioral pattern of two-phase flow will be an essential part due to its effects on heat transfer, mass transfer, etc. On the other hand, pressure drop in microchannels is a very sensitive element for the design of chemical and energy systems. Therefore, determining the behavioral pattern of biphasic flow is one of the most essential requirements of biphasic flow analysis. Pressure drop in heat exchangers is one of the most important issues in energy storage. Also, one of the most important design and engineering parameters is pressure drop, which is analyzed in this study. In the present study, using the VOF method, the two-phase gas-liquid flow in the T-shaped microchannel is investigated. Ansys Fluent software is used to solve the Navier-Stokes equations and the pressure field is calculated using the Piezo algorithm. As regard the slug flow regime is one of the most complex two-phase flow patterns, the main focus of the present study is on the flow pattern to eliminate or reduce it, using a T-shaped connection. The results show that with increasing the gas phase velocity, the place of slug flow formation becomes shorter. Also, for a constant gas phase velocity, by increasing the volume fraction of the gas phase, a slug flow formation site is formed in the downstream parts (farther from the beginning of the microchannel). Due to the pressure drop created by the T-shaped location, wave and layer flow regimes are formed at the outlet of the pipe. In fact, it can be concluded that the plug and slug regimes formed at the output of the connection have been depreciated due to pressure drop.
