جریان غیر نیوتنی بین 2 سیلندر متحدالمرکز، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه جریان غیر نیوتنی بین 2 سیلندر متحد المرکز

در این پروژه به شبیه سازی جریان غیر نیوتنی بین 2 سیلندر متحمد المرکز با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.

سیالات از نظر ویسکوزیته به دو دسته سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی تقسیم می شوند. ویسکوزیته یک سیال پارامتری است که میزان مقاومت آن سیال را در برابر جریان نشان می دهد. سیالات نیوتنی سیالاتی هستند که از قانون ویسکوزیته نیوتن پیروی می کنند (تنش برشی در سیال نیوتنی به صورت خطی با نرخ کرنش تغییر می کند) و همچنین ویسکوزیته آنها فقط به دما و فشار سیال بستگی دارد و با اعمال نیرو به آنها در دمای ثابت و فشار، ویسکوزیته آنها تغییر نمی کند. از طرف دیگر سیالات غیر نیوتنی سیالاتی هستند که از قانون سیالات نیوتن پیروی نمی کنند و ویسکوزیته آنها با اعمال نیرو تغییر می کند. در این شبیه سازی یک جریان دو فازی با استفاده از مدل اویلر تعریف شده است که سیال پایه آن یک سیال غیر نیوتنی است که سیال محلول از آن عبور می کند. سیال پایه دارای چگالی 998.2 کیلوگرم بر متر مکعب است و ویسکوزیته آن به صورت غیر نیوتنی تعریف می شود که قانون قدرت غیر نیوتنی است. رابطه با مقدار ویسکوزیته غیر نیوتنی به شرح زیر است. به طوری که k برابر با معیار اندازه گیری ویسکوزیته متوسط سیال و n معیار انحراف سیال از حالت نیوتنی است. در این شبیه سازی k برابر 021/0 و n 75/0 و حداقل و حداکثر ویسکوزیته به ترتیب 0001/0 kg.m-1.s-1 و 2000 kg.m-1.s-1 می باشد. سیال محلول در سیال غیر نیوتنی نیز چگالی برابر 2000 kg.m-3 و ویسکوزیته برابر 0.00111 kg.m-1.s-1 دارد.

مدل حاضر با استفاده از نرم افزار ANSYS Design Modeler به صورت سه بعدی طراحی شده است. این مدل یک کانال استوانه ای به طول 1 متر و قطر داخلی 0.0225 متر و قطر خارجی 0.03125 متر است. ما مش بندی مدل را با استفاده از نرم افزار ANSYS Meshing انجام داده ایم. نوع مش ساختار یافته است.  تعداد سلول های محاسباتی 1396224 می باشد.

روش های استفاده شده

در این شبیه سازی از حلگر Pressure based با توجه به تراکم ناپذیری جریان استفاده کرده ایم. اثر نیروی گرانش نادیده گرفته شده است. از مدل جریان چندفازی اویلرین استفاده کرده ایم.

نتایج شبیه سازی جریان غیرنیوتنی بین 2 سیلندر متحد المرکز

در پایان فرآیند حل، کانتورهای دو بعدی و سه بعدی مربوط به فشار، سرعت، کسر حجمی سیال پایه غیر نیوتنی و کسر حجمی سیال محلول به دست آمد.