10327

10327

شبيه سازي ميدان جريان، دما و خشك شدن ذره در جت هاي روبروي هم نوساني

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي

شهريور ماه 1391

شهريور ماه 1391

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور

جريان¬هاي برخوردي به سيستم¬هايي اطلاق مي¬شود كه در آن برخورد دو يا چند جت به يكديگر باعث ايجاد آشفتگي و ساختارهاي ورتكس شده كه اين امر سبب افزايش ضرايب فرايندهاي انتقال مي¬شود. جريان¬هاي برخوردي كاربردهاي بسيار زيادي در زمينه صنايع شيميايي، غذايي، نظامي و ... دارند. افزايش فرايندهاي انتقال يكي از چالش¬هاي اساسي مهندسين طراح سيستم¬هاي مهندسي و صنعتي بوده است. در سال¬هاي گذشته، محققين از نوساني كردن جريان در بهبود فرايندهاي مختلف به ¬ويژه انتقال حرارت جت برخوردي استفاده نموده¬اند. در اين پژوهش يك مطالعه عددي بر روي پديده¬هاي انتقال در سيستم جت¬هاي روبروي هم نوساني دو بعدي صورت گرفته است. در ابتدا، جريان¬هاي برخوردي روبروي هم با رژيم جرياني آرام، با حل معادلات بقاي غير دائمي مورد مطالعه قرار گرفته است. ميدان حرارت و جريان بدست آمده از اين سيستم جديد، مورد تحليل قرارگرفته و با موارد متناظر آن در سيستم جت¬هاي برخوردي پايا مقايسه شده است. يك مطالعه پارامتريك گسترده بر روي اختلاط جريان¬هاي برخوردي نوساني صورت گرفته و شاخص اختلاط به صورت كمي ارزيابي گرديده و نتايج بدست آمده با مقادير متناظر آن در جت¬هاي برخوردي پايا مقايسه شده است. نتايج بدست آمده بيانگر اين مطلب است كه با نوساني كردن جريان، بهبود قابل توجهي در شاخص اختلاط جريان-هاي برخوردي رخ خواهد داد. در قدم بعدي، يك ارزيابي از توانايي مدل¬هاي مختلف آشفتگي RANS رينولدز بالا و رينولدز پايين براي پش¬بيني ميدان جريان و حرارت جت برخوردي نوساني آشفته صورت گرفته است. نتايج بدست آمده با داده¬هاي آزمايشگاهي مورد مقايسه قرار گرفته و از روي آن مدل مناسب آشفتگي جهت انجام شبيه¬سازي¬ها انتخاب شده است. در مرحله بعد، با استفاده از مدل آشفته انتخاب شده به انجام شبيه¬سازي در جريان¬هاي روبروي هم آشفته پرداخته شده و مجددا يك مطالعه گسترده پارامتريك براي جت¬هاي روبروي هم نوساني آشفته به انجام رسيده است. ميدان جريان، دما و شاخص اختلاط مورد مطالعه قرار گرفته و با مقادير متناظر در سيستم جت¬هاي روبروي هم پايا مقايسه شده است. باز هم نتايج بدست آمده نشان¬دهنده بهبود قابل توجه در ميزان اختلاط جريان¬هاي برخوردي آشفته نوساني نسبت به نمونه¬ي پاياي آن است. در قدم بعدي، حركت و خشك شدن يك ذره در سيستم جريان¬هاي برخوردي نوساني با رژيم آشفته، مورد پژوهش قرار گرفته است. تاثير پارامترهاي كليدي نظير اندازه ذره، محل رهاسازي ذره در جت ورودي، عدد رينولدز جت، فركانس و دامنه¬ي نوسان جريان بر روي زمان حضور ذره در سيستم و ميزان برداشت رطوبت از آن مورد مطالعه و ارزيابي قرار گرفته است. در اين مرحله نيز ميزان برداشت رطوبت از ذره و زمان حضور آن در سيستم جريان¬هاي برخوردي نوساني با مقادير متناظر در جت¬هاي پايا مقايسه گرديده است. از نتايج بدست آمده مي¬توان نتيجه گرفت كه با نوساني كردن جريان به ميزان بالاتري از برداشت رطوبت از ذره در مقايسه با سيستم¬هاي پايا مي-توان دست يافت. عبارات كليدي: جريان¬هاي روبروي هم نوساني، فركانس، دامنه، شاخص اختلاط، زمان حضور ذره، برداشت رطوبت از ذره