بررسی جریان سیال اطراف دو سیلندر مربعی پشت سر هم در جریان آزاد

جزئیات هندسی و فیزیكی مسأله مورد نظر برای شبیه­ سازی عددی در این بخش بیان خواهد شد. تحلیل جریان سیال اطراف دو سیلندر مربعی پشت سر هم در جریان آزاد مدنظر این تحقیق می­باشد. این سیلندرهای مربعی هم ­اندازه بصورت عمود بر جریان ورودی قرار گرفته­اند (شكل 3-1). نسبت ارتفاع سیلندرها به ارتفاع میدان حل نسبت انسداد[1] (d/H) تعریف می­شود. فاصله بین سیلندرها، فاصله سیلندر بالادست تا مرز ورودی و فاصله سیلندر پایین­دست تا مرز خروجی، از دیگر پارامترهای مهم هندسی مسأله تحت بررسی هستند

در بخش­های مختلف فصل دوم به مقالات و كارهای تحقیقاتی انجام شده در این راستا اشاره شد. با بررسی آنها مشخص شد كه برای هندسه دو سیلندری تنها در محدوده­هایی خاص از عدد رینولدز، شبیه­سازی عددی یا كارهای آزمایشگاهی انجام شده است. لذا تعیین ویژگی­های جریان در اعداد رینولدز متفاوت و بصورت كامل­تر و با جزئیات بیشتر، از ویژگی­های این تحقیق می­باشد.

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه 1

1-1 جدایش جریان 1

1-2 نحوه تشکیل و پخش گردابه7

1-3 کاربرد جریان­بندها در مهندسی18

 فصل دوم: مروری بر فعالیت­های تحقیقاتی گذشته 21

2-1 مقدمه21

2-2 هندسه یك سیلندری در جریان آرام21

2-3 هندسه یك سیلندری در جریان مغشوش31

2-4 هندسه چند سیلندری در جریان آرام 39

2-5 هندسه چند سیلندری در جریان مغشوش 48

 فصل سوم: بیان مسأله مورد نظر و معادلات حاکم بر آن 59

3-1 طرح مسأله فعلی و جایگاه آن 59

3-2 هندسه مسأله 62

3-3 معادلات حاكم در جریان آرام 63

3-3-1 میدان جریان سیال 63

3-3-2 میدان دما و انتقال حرارت67

3-4 معادلات حاكم در جریان مغشوش69

3-4-1 میدان جریان سیال و دما69

3-5 جمع­بندی معادلات 72

3-6 روش حل مسأله 74

3-7 شرایط مرزی و نحوه اعمال آنها87

3-7-1 مقدمه 87

3-7-2 شرط مرزی ورودی87

3-7-3 شرط مرزی خروجی 89

3-7-4 شرط مرزی دیوار 90

3-7-5 شرط مرزی تقارن 92

 فصل چهارم: نتایج جریان آرام 94

4-1 مقدمه94

4-2 مقایسه نتایج بدست آمده برای هندسه یک سیلندری با نتایج موجود95

4-3 مطالعه شبکه99

4-4 مطالعه نسبت انسداد 105

4-5 تحلیل نتایج رژیم جریان آرام 118

4-5-1 تحلیل نتایج جریان سیال برای فاصله بین سیلندری ثابت G=5118

4-5-2 تحلیل نتایج جریان سیال برای فواصل بین سیلندری مختلف 138

4-5-3 تحلیل نتایج انتقال حرارت و میدان دما147

 فصل پنجم: نتایج جریان مغشوش 161

5-1 مقدمه  161

5-2 تحلیل نتایج بدست آمده برای جریان سیال162

5-3 تحلیل نتایج میدان دما و انتقال حرارت178

جمع ­بندی نتایج و ارائه پیشنهادات 183

 پیوستها

پیوست الف: متن كامل مقاله ارائه شده در دهمین كنفرانس دینامیك شاره­ها 1385186

پیوست ب: متن كامل مقاله پذیرفته شده جهت ارائه در كنفرانسISME2007197

پیوست ج: استخراج معادلات حاكم بر جریان و نحوه بی­بعد كردن آنها203

پیوست د: محاسبه مشتق اول با دقت مرتبه دوم در یك نقطه در شبكه غیر یكنواخت 212

 فهرست منابع 215

 فهرست جداول

 عنوان صفحه

 فصل اول: مقدمه 1

 فصل دوم: مروری بر فعالیت­های تحقیقاتی گذشته 21

جدول 2-1 تأثیر فاصله پایین­دست سیلندر در رینولدز 100 و نسبت انسداد 7%  22

جدول 2-2 مقایسه نتایج حاصل از استفاده از شرط مرزی خروجی مختلف 24

جدول 2-3 مقایسه نتایج بدست آمده برای سیلندرهایی با نسبت منظرهای متفاوت 34

 فصل سوم: بیان مسأله مورد نظر و معادلات حاکم بر آن 59

جدول 3-1 مقادیر بی­بعد ابعاد هندسی 62

جدول 3-2 ترم­های مختلف معادلات بی بعد شده جاكم بر مسأله 73

 فصل چهارم: نتایج جریان آرام 94

جدول 4-1 مقایسه نتایج بدست آمده از شبکه­بندی­هایی متفاوت در نسبت انسداد10% 100

جدول 4-2 مقایسه نتایج بدست آمده از شبکه­بندی­هایی متفاوت در نسبت انسداد 5% 100

جدول 4-3 مقایسه نتایج بدست آمده پارامترهای جریان در نسبت انسدادهای مختلف 106

جدول 4-4 مقایسه نتایج بدست آمده عدد نوسلت سیلندرها در نسبت انسدادهای مختلف 107

جدول 4-5 مقادیر پارامترهای مختلف جریان در اعداد رینولدز متفاوت برای G=5134

جدول 4-6 پارامترهای مختلف محاسبه شده جریان در فواصل بین سیلندری مختلف 143

جدول 4-7 مقادیر محاسبه شده عدد نوسلت سیلندرها در فواصل بین سیلندری مختلف 153

 فصل پنجم: نتایج جریان مغشوش 161

جدول 5-1 مقادیر عدد نوسلت وجوه مختلف سیلندرها در اعداد رینولدز متفاوت 182