11992

11992

شبيه سازي CFD ديناميك حركت و انتقال حرارت ذره در سيالات داراي تنش تسليم

كارشناسي ارشد

شيمي - طراحي، شبيه سازي وكنترل فرآيندها

شهريورماه 1392

شهريورماه 1392

دكتر سيد حسن هاشم آبادي

چكيده وجود يك ذره يا بستري از ذرات جامد كروي در مسير جرياني سيالات داراي تنش تسليم موجب افت فشار زياد شده و در ميزان انتقال حرارت جداره به سيال و نمايه حرارتي محيط نقش بسزايي دارد. افت فشار ايجاد شده در محاسبه نرخ جرمي جريان بسيار حائز اهميت است. در فرآيندهاي ته¬نشيني مانند سيكلون¬ها، بسترهاي ثابت و متحرك، فرآيندهاي پليمري، استخراج و ... وجود ذرات در سيالات داراي تنش تسليم به وفور ديده مي¬شود. عمدتاً تحقيقات انجام شده در حوزه هيدروديناميكي و حرارتي در مورد سيالات تواني مي¬باشند. عمده رژيم¬هاي جرياني بررسي شده خزشي و خيلي آرام (رينولدز كمتر از 1) هستند. لذا حل معادلات بقا در مورد آن¬ها با مشكل واگرايي مواجه نمي¬شود. معادلاتي كه در شبيه¬سازي به كار رفته¬اند شامل پيوستگي، حركت و انرژي بوده و به اين علت كه غيرخطي و ناهمگن هستند به صورت عددي حل شده¬اند. بدست آوردن روابط تصحيحي براي سيالات ويسكوپلاستيك در شرايطي كه رينولدز جريان بين 1/0 تا 1000، عدد الدرويد بين 0 تا 10 و شاخص تواني بين 5/0 تا 1 باشد، از اهداف و انگيزه¬هاي شبيه¬سازي مي¬باشد. در اين گزارش اثر فاصله ذرات بر روي ضريب پسا بررسي شده است. در مقايسه و صحت نتايج از داده¬هاي موجود در مورد سيالات شبه¬پلاستيك با شاخص تواني مشابه استفاده شده است. مقدار ضرايب پساي بدست آمده از طريق شبيه¬سازي حداكثر 48/8 درصد با داده¬هاي موجود اختلاف داشته و در بحث حرارتي نيز ميزان 7/15 درصد خطاي شبيه¬سازي در مقايسه با داده¬هاي موجود در رينولدز 5 و پرانتل 50 و در شاخص تواني 5/0 ديده مي¬شود. هنگامي كه شاخص تواني از 1 كمتر شود، ضريب پسا افزايش مي¬يابد. ميزان اين افزايش در سيال شبه¬پلاستيك با شاخص تواني 5/0 و در رينولدز خزشي برابر با 42 درصد مي-باشد، ولي هنگامي كه عدد الدرويد بيشتر از 1 شود ضريب پسا رفته¬رفته از شاخص تواني مستقل شده و با الدرويد رابطه خطي پيدا مي¬كند. در بحث حرارتي عدد ناسلت با افزايش عدد الدرويد افزايش يافته و اين افزايش در شاخص تواني 5/0، رينولدز خزشي، عدد پرانتل برابر با 5/0 و عدد الدرويد برابر با 10 در مقايسه با عدد الدرويد صفر 02/6 برابر مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: ذره، ضريب پسا، عدد بدون بعد ناسلت، رينولدز، شبيه¬سازي CFD.