بررسي عددي جريان آرام وگذراي سيال ويسكوالاستيك از نوع گزيكس حول سيلندر دايروي

Numerical Investigation of Transient Laminar Flow of a Giesekus Viscoelastic Fluid around a Circular Cylinder

در اين پژوهش، جريان گذراي سيال ويسكوالاستيك در اطراف يك سيلندر دايروي مورد بررسي قرار مي‏گيرد. روش عددي در نظر گرفته شده، روش حجم محدود از مرتبه‌ي دو است .براي بررسي جريان سيال ويسكوالاستيك حول سيلندر، از مدل گزيكس به‌عنوان معادله‌ي ساختاري سيال ويسكوالاستيك بهره گرفته شده است. اين مدل غيرخطي از توانايي برجسته‏اي در توصيف ويسكوزيته در ناحيه‌ي تواني و هم‌چنين اثر اختلاف تنش‏هاي نرمال برخوردار است. در اين تحقيق، اثرات خاصيت الاستيك سيال ويسكوالاستيك بر فركانس جريان و طول ناحيه‌ي جريان برگشتي ايجاد‌شده در پشت سيلندر قبل از رسيدن به رينولدز بحراني، در قالب عدد بي‌بعد وايزنبرگ و هم‌چنين اثر ازدياد عدد رينولدز بر الگوي جريان سيال ويسكوالاستيك مورد بررسي قرار خواهد گرفت. هم‌چنين با بررسي توزيع فشار حول سيلندر در سيال ويسكوالاستيك و مقايسه‌ي آن با جريان سيال نيوتني، پديده‌ي كاهش پسا در اين گونه از سيالات مورد مطالعه قرار مي‏گيرد. شايان ذكر است كه نتايج حاصل از حل عددي سيال نيوتني، با تحقيقات آزمايشگاهي و عددي پيشين مطابقت كامل دارد.

In this paper, the transient inertial viscoelastic flow around a circular cylinder is investigated numerically. A second order finite-volume method is used to increase the numerical accuracy. Here, the Giesekus model is used as the constitutive equation. This nonlinear model has prominent ability in describing normal stress differences and viscosity in power-law regions. The impacts of the elasticity and Reynolds number on the shedding frequency are discussed. Also, drag reduction phenomenon in the viscoelastic flow is studied by extracting pressure distribution on the cylinder surface. The obtained results are in good agreement with recent experimental and numerical investigations reported in the literature for Newtonian fluids.