شبیه سازی جریان سیال درون خم لوله U-شکل همراه با صحت سنجی مقاله

شبیه سازی جریان سیال درون خم لوله U-شکل همراه با صحت سنجی مقاله


595,000 تومان 357,000 تومان

تخفیف : 238,000 تومان

مسأله­ حاضر به شبیه­ سازی جریان سیال درون یک لوله با خم U-شکل با استفاده از نرم افزار ansys fluent پرداخته است. شبیه ­سازی مطابق با اطلاعات و نتایج یک مقاله­ مرجع معتبر انجام گرفته و به طور دقیق اعتبارسنجی شده است.

نقد و بررسی : شبیه سازی جریان سیال درون خم لوله U-شکل همراه با صحت سنجی مقاله

شرح مسأله

مسأله­ حاضر به شبیه­ سازی جریان سیال درون یک لوله با خم U-شکل پرداخته است. شبیه ­سازی مطابق با اطلاعات و نتایج مقاله­ مرجع [1] انجام گرفته و اعتبارسنجی شده است. سیال جاری تعریف شده درون لوله از نوع ترمینول بوده است؛ به طوری که خواص آن شامل چگالی برابر با 793.9 kg.m-3، ظرفیت حرارتی ویژه برابر با 2315 j.kg-1.K-1، ضریب رسانش حرارتی برابر با 0.116 W.m-1.K-1 و لزجت برابر با 0.00173 kg.m-1.s-1 می­ باشد. جریان طبق مقاله در اعداد رینولدز مختلف انجام گرفته است که شبیه­ سازی حاضر در عدد رینولدز 1000 انجام گرفته است که مطابق با فرمول مربوط به عدد رینولدز در مقاله، سرعت ورودی در لوله برابر با 0.21791 m.s-1 می­ باشد. در این مدل، از شرط مرزی حرارتی روی دیواره­ لوله استفاده شده است؛ به طوری که شار حرارتی ثابت برابر با 1156 W.m-2.K-1 بر روی دیواره­ لوله تعریف شده است. هدف از مسأله­ حاضر، بررسی رفتار سیال جاری در لوله و انتقال حرارت آن در مسیر عبور از خم لوله می ­باشد.

 

گام 1) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

مدل حاضر به صورت سه ­بعدی و با استفاده از نرم­افزار design modeler ترسیم شده است. این مدل شامل یک لوله متشکل از یک خم می­ باشد. این خم به صورت دو زانوئی اتصال یافته به یک­دیگر می ­باشد. قطر لوله برابر با 0.01 m و شعاع انحناء هر یک از زانوئی­ ها برابر با 0.015 m در نظر گرفته شده است.

 

 

شبکه ­بندی مدل با استفاده از نرم ­افزار ansys meshing انجام گرفته است. شبکه­ بندی به صورت با سازمان انجام شده و تعداد سلول­ های ایجاد شده برابر 2268000 می ­باشد.

 

 

برای شبیه ­سازی مدل حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

  • شبیه ­سازی مبتنی بر فشار (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه ­سازی در هر دو حالت سیالاتی و انتقال حرارتی انجام گرفته است.
  • مدل حاضر از نظر زمانی پایا (steady) می­باشد؛ یعنی ترم زمانی در حل مسأله لحاظ نشده است.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی سیال در نظر گرفته نشده است.

 

خلاصه­ ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول زیر آمده است :

 

 

گام سوم) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، نتایج حاصل با نتایج مقاله­ مرجع [1] مقایسه و اعتبارسنجی شده است. ابتدا نتایج مربوط به مقدار دمای سیال بر روی دیواره­ داخلی لوله و خم آن اعتبارسنجی شده است. این اعتبارسنجی طبق نمودار شکل 14-b مقاله انجام گرفته است. برای این منظور، نمودار تغییرات دما بر حسب جابه‌­جایی برای دیواره­ داخلی لوله ترسیم شده است. دما و مکان هر دو به صورت بی ­بعد تبدیل شده است که فرمول بی ­بعدسازی آن در مقاله ارائه شده است. شکل زیر نمودار تغییرات دمای بی­ بعد بر حسب مکان بی­ بعد را نشان می ­دهد.

 

 

سپس به بررسی عدد ناسلت در مقاطع مختلفی از خم لوله پرداخته شده است. برای این منظور، مقدار عدد ناسلت برحسب فرمول موجود در مقاله، در پنج مقطع مختلف (P1، P2، P3، P4 و P5) به دست آمده است و نسبت آن به مقدار عدد ناسلت در مقطع P1 محاسبه شده است. این اعداد حاصل با مقادیر عدد ناسلت بی ­بعد شده در مقاطع مذکور مطابق نمودار شکل 19-b اعتبارسنجی شده است. جدول زیر مقادیر نسبت عدد ناسلت را در مقاطع مختلف از خم لوله ارائه می­ دهد.

 

 

همچنین در پایان کار، کانتورهای دو ­بعدی و سه بعدی مربوط به فشار، سرعت و دما، و همچنین بردارهای سرعت دو­بعدی و سه بعدی در شبیه­ سازی حاضر حاصل شده ­اند. مقطع دو بعدی مورد نظر در مقطع yoz در نظر گرفته شده است.

 

 

Reference

Konstantinos D. Arvanitisa, Demetri Bourisa, Elias Papanicolaou, Laminar flow and heat transfer in U-bends: The effect of secondary flows in ducts with partial and full curvature, International Journal of Thermal Sciences 130 (2018) 70-93

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “شبیه سازی جریان سیال درون خم لوله U-شکل همراه با صحت سنجی مقاله”

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
logo-samandehi