بررسي تغييرات فشار در جريان اينرسي و غير همدماي سيالات ويسكوالاستيك در كانال صفحه‌اي متقارن با انبساط ناگهاني

Investigation of Pressure Variation and Losses in Inertial and Non-isothermal Flow of Viscoelastic Fluids through the Symmetric Planar Channel with Sudden Expansion

در اين تحقيق، جريان اينرسي و غير همدماي سيال ويسكوالاستيك در كانال صفحه‌اي متقارن با انبساط ناگهاني 1:3 شبيه سازي شده است. براي مدلسازي رفتار رئولوژيكي و پيچيده سيال ويسكوالاستيك، از رابطه‌ي غير خطي مدل رئولوژيكي فن تين-تنر استفاده شده است. براي توليد جريان غير همدما، مقادير دما در ورودي و ديواره‌هاي كانال ثابت و متفاوت هستند. براي شبيه سازي عددي جريان غير همدما از الگوريتم PISO استفاده شده و معادلات حاكم توسط روش حجم محدود خطي شده است. همچنين، خواص سيال ويسكوالاستيك تابع دما در نظر گرفته شده و جمله اتلافات ناشي از لزجت در معادله انرژي لحاظ شده است. هدف اصلي اين تحقيق، بررسي اثرات خاصيت الاستيك، نيروي اينرسي و اتلافات ناشي از لزجت روي الگوي جريان، تغييرات فشار، ضريب افت فشار و ضريب تلفات براي جريان اينرسي و غير همدما در بخش انبساطي كانال صفحه‌اي است. نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد كه با افزايش عدد رينولدز در محدوده جريان آرام، الگوي جريان نامتقارني در بخش انبساطي كانال صفحه‌اي (بر خلاف لوله انبساط ناگهاني) ايجاد مي‌شود كه نقش عمده‌اي بر توزيع و افت فشار در اين بخش دارد.

In this study, the inertial and non-isothermal flow of viscoelastic fluid has been simulated inside the symmetric planar channel with 1:3 sudden expansion. The non-linear form of Phan Thien-Tanner (PTT) has been used for modeling the rheological and complex behavior of the viscoelastic fluid. For creating the non-isothermal flow, temperature values are constant and different at the inlet and on the walls of the channel. To simulate the non-isothermal flow, the PISO algorithm is used and the governing equations are linearized by finite volume method (FVM). Also, fluid properties are a function of temperature and viscous dissipation term has been applied in the energy equation. The main purpose of this study is to investigate the effects of elastic property, inertial force and viscous dissipation on the flow pattern, pressure changes, pressure drop coefficient and loss coefficient for inertial and nonisothermal flow in the expanded part of the planar channel. The results of this study show that increasing the Reynolds number in the range of laminar flow creates an asymmetric flow pattern in the expanded part of the planar channel (unlike the sudden expansion pipe) which plays a major role on the distribution and drop of pressure in this part.