بررسي تحليلي توليد آنتروپي جريان سيال روي صفحه تخت با ضخات متغير و در حال كشش

Analytical study of fluid flow entropy generation over a stretching sheet with variable thickness

نورد گرم يكي از فرايندهاي بسيار مهم در صنعت ميباشد كه ميتوان آن را با يك سري فرضيات به‌صورت صفحه تخت با شرايط مرزي ويژه مدل سازي كرد. در پژوهش حاضر اين فرايند به‌صورت لايه مرزي روي يك ورق با ضخامت متغير، بدون گراديان فشار و درحال كشش غيرخطي با در نظر گرفتن حل تشابهي و تعريف متغير تشابهي شبيه سازي شده است. براي اعتبارسنجي حل حاضر، نتيجه شبيه سازي با نتايج تحقيقات منتشر شده مقايسه شده است. همچنين معادلات پيوستگي، مومنتوم و انرژي به‌وسيله ي متغير‌هاي تشابهي به معادلات ديفرانسيل معمولي غير خطي تبديل شدند. همچنين براي بررسي دقيقتر فرايند نورد گرم با ضخامت متغير، از تحليل انتروپي نيز استفاده شده است. در ادامه تاثير تغيير ضخامت صفحه بر اعداد بي‌بعد بيژن حرارتي و اصطكاكي نيز مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان ميدهد كه افزايش پارامتر ضخامت صفحه منجر به كاهش نرخ انتقال گرما مي‌شود. همچنين تغييرات انتروپي بيشتر ناشي از تغييرات لايه مرزي حرارتي است. از نتايج اين تحقيق مي‌توان براي خنك كاري با بازده‌ي بيشتردر صنعت نورد گرم استفاده كرد.

Hot rolling is one of the most important processes in the industry that can be modeled with a series of flat plate assumptions with specific boundary conditions. Lowering the workpiece temperature is one of the important parameters in the hot rolling process. In this study, hot rolling is simulated as a boundary layer on a sheet of variable thickness, without pressure gradient and nonlinear tensile concerning the similarity solution and the definition of the similarity variable. For the validation of the present solution, the simulation results are compared with published research results. The continuity, momentum, and energy equations were transformed into nonlinear ordinary differential equations by similarity variables. Also Entropy analysis has also been used to examine more precisely the hot-rolling process with variable thickness. In the following, the effect of plate thickness change on thermal and frictional Bejan dimensional numbers was investigated. The results show that increasing the parameter of plate thickness decreased the heat transfer rate. Also, the entropy changes are mostly due to the thermal boundary layer changes. The results of this study can be used for more efficient cooling in the hot rolling industry.