تاثير خاصيت الاستيك و نيروي اينرسي بر طول گردابه هاي موجود در جريان سيال ويسكوالاستيك داخل كانال صفحه اي با انبساطي تدريجي

The influence of elastic property and inertial force on the length of vortices in viscoelastic fluid flow inside planar channel with the gradual expansion

در اين تحقيق، جريان غير خزشي سيال ويسكوالاستيك در داخل كانال صفحه اي با انبساط تدريجي و نسبت انبساط 1:3 مورد بررسي قرار گرفته است. شبيه سازي عددي جريان آرام و تراكم ناپذير سيال ويسكوالاستيك با استفاده از روش حجم محدود و الگوريتم پيزو انجام شده است. براي مطالعه اثر خاصيت الاستيك بر روي طول گردابه هاي جريان سيال پليمري از مدل ريولوژيكي غيرخطي فن تين-تنر استفاده شده است. در مطالعه حاضر، بررسي طول گردابه هاي متقارن و نامتقارن در محدوده وسيعي از اعداد رينولدز و وايزنبرگ و براي سه زاويه انبساط30، 45 و 60 درجه انجام شده است. از نوآوري اين تحقيق، مطالعه جريان سيالات پليمري داخل كانال صفحه اي با تغييرات تدريجي در سطح مقطع (زواياي انبساطي كمتر از 90 درجه) مي باشد. همچنين مقادير بحراني اول و دوم براي اعداد رينولدز و وايزنبرگ در زواياي انبساطي مختلف گزارش گرديده و طول گردابه هاي دوم و سوم به صورت توابعي از اعداد رينولدز و وايزنبرگ بيان و ترسيم شده است. براي اعداد وايزنبرگ كمتر از يك، طول گردابه هاي متقارن با افزايش خاصيت الاستيك در تمام زواياي انبساطي كاهش مي يابد. در حالي كه افزايش اندازه زاويه انبساط در اعداد رينولدز و وايزنبرگ كم، منجر به زياد شدن طول گردابه هاي متقارن و نامتقارن مي گردد.

In this study, non-creep flow of viscoelastic fluid was investigated inside a planar channel with gradual expansion and expansion ratio of 1:3. The laminar and incompressible flow of viscoelastic fluid has been simulated numerically using finite volume method and PISO algorithm. The nonlinear Phan Thien-Tanner (PTT) rheological model has been applied to study effect of elasticity property on the length of vortices in the polymeric fluid flow. In present study, the investigation of symmetric and asymmetric vortices length is down in a wide range of Reynolds and Weissenberg numbers and for three angles of 30, 45 and 60 degrees. The study of polymeric fluids flow through the planar channel with gradual changes in cross section (with expansion angles less than 90 degrees) is the innovation of this research. Also, the critical values of first and second for Reynolds and Weissenberg numbers have been expressed in various expansion angles and furthermore, length of second and third vortices has been plotted and presented as a function of Reynolds and Weissenberg numbers. The length of symmetric vortices decreases with increment of elastic property at all expansion angles for values of Weissenberg numbers which is less than one. Whereas the growth of expansion angle value leads to increase in the length of symmetric and asymmetric vortices for low Reynolds and Weissenberg numbers.