%37تخفیف

بررسي عددي جريان دوفازي گاز-مايع حول مقاطع عرضي مختلف

تعداد107 صفحه  درword

ارشناسی ارشد در رشتهمکانیک گرایشتبدیل انرژی

بررسي عددي جريان دوفازي گاز-مايع حول مقاطع عرضي مختلففهرست مطالب

چکيده

جريان­هاي دوفاز گاز- مايع هم در طبيعت و هم در صنايع مختلف وجود دارند. لذا شبيه­سازي اين نوع جريان­ها از اهميت خاصي برخوردار بوده و همواره موضوعي جذاب و چالش برانگيز پيش روي محققان بوده است. به دليل اثرات متقابل فازها بر روي يکديگر شبيه­سازي اين جريان­ها از پيچيدگي­هاي خاص خود برخوردار است. جريان دوفازي حول يک جسم تا کنون به ندرت مدنظر قرار گرفته­است، در حالي که اين جريان در بسياري از تجهيزات صنعتي وجود دارد. در پروژه کارشناسي ارشد حاضر به موضوع شبيه­سازي جريان حبابي که يکي از الگوهاي جريان دوفازي گاز- مايع مي­باشد، حول اجسامي با مقاطع مختلف، پرداخته شده­است.

به منظور شبيه­سازي عددي جريان نيز از نرم­افزار فلوئنت استفاده شده است. نتايج عددي به ازاي مقادير مختلف عدد رينولدز و نيز کسر حجمي هوا در جريان اصلي جمع­آوري شده­اند. براي بررسي و صحت­سنجي نتايج عددي از مقايسه آنها با نتايج تجربي معتبر استفاده شده­است.

بر اساس نتایج شبیه­سازی شده، مشاهده شد، مناطقی که دارای کسر حجمی هوای بالا هستند در نزدیکی نقطه جدایی تولید شده­اند، بطوریکه در هر نقطه جدایش هنگامی که سرعت متوسط در جریان اصلی افزایش می­یابد،بیشینه کسر حجمی هوا افزایش یافته و موقعیت نقطه دارای بیشینه کسر حجمی هوا به استوانه نزدیک می­شود. علاوه بر این مشاهده می­شود که عرض جریان گردابی در پشت استوانه در جریان دوفازی از جریان تکفازی مایع کمتر است.

کلمات کليدي: جريان دوفاز گاز- مايع، جريان حبابي، ضريب درگ، جدايش جريان، جريان عرضي

1- فصلاول- کلیات تحقیق……………………………………………………………………………………………………………… …..2

1-1- مقدمه 3

1-2- پارامترهايبدونبعددرجرياندوفاز 7

1-2-1- استفادهازنظريهپيباكينگهام 7

1-3- تحليلمقياسيجرياندوفازي 8

1-4- روشآناليز 10

1-4-1- مدلجريانهمگن 10

1-4-2- مدلجريانمجزا 10

1-4-3- مدل­هايالگويجريان 11

1-5- الگوهايجريان 11

1-5-1- الگوهايجرياندرجريانعموديهمجهت 12

1-5-2- نقشه­هايالگويجريانوحالت­هايگذرا 14

1-6- هدف،نوآوري­هاوخروجي­هايپروژه 15

2- فصلدوم- مروری بر تحقیقات انجام شده……………………………………………………………………………………. 16

2-1- مقدمه 17

2-2- توزيعفازهادرجرياندوفازدرلوله‌يقائمباقطربزرگ 17

2-3- آشفتگيدرجرياندوفازدرلوله‌يقائم 18

2-4- جرياندوفازيعبوريازرويمقطعيکجسم 20

2-5- مدل­سازي­هايعددي 20

2-6- مدل­سازيجريانحبابيدرلوله‌يقائم 21

2-7- مدل­سازيجرياندوفازتحتگرانشكاهشيافته 27

2-7-1- مبانيدانشموجوددرخصوصجاذبهكاهشيافته 27

2-7-2- سابقهانواعجريان­ها 27

2-7-3- مقدمه­هايبرافتفشار 29

2-7-4- سوابقانتقالحرارتي 30

2-7-5- سوابقمدل­هايمحاسباتي 31

3- فصلسوم- جرياندوفازيحبابيحولمقطعجسم……………………………………………………………………… 33

3-1- مقدمه 34

3-2- خصوصياتجرياندوفازيحبابيحوليکجسم 34

3-3- ضريبدرگ 35

3-4- هدفازانجامپروژه 37

4- فصلچهارم- مدل­سازيعدديجرياندوفازيگازمايع………………………………………………………………… 38

4-1-مقدمه 38

4-2- مدل‌سازيجرياندوفازي 38

4-2-1- رويکردلاگرانژي 38

4-2-2- رويکرداويلري 43

4-2-3- توابعتوزيعاحتمال 50

4-3- مدل­سازيجرياندوفازدرپروژه 50

4-3-1- معادلاتمورداستفاده 51

4-3-2- شبکهوهندسهمورداستفاده 53

5- فصلپنجم- نتايج……………………………………………………………………………………………………………………… 58

5-1- مقدمه 59

5-2- نتايجحاصلازبررسي­هايعدديوتجربي 59

5-2-1- مقطعمربعي 59

5-2-2- مقطعدایروی 64

6- فصل ششم – نتيجه­گيريوپيشنهادات……………………… 69

6-1- مقدمه 70

6-2-صحتسنجيداده­هايعددي 70

6-3- تحليلفرکانسي 72

6-4- نتيجه­گيري 80

6-5- پيشنهادات 82

6-6-بررسيراهکاريجهتکاهشضريبپساحولاستوانهبامقطعدايره 82

مراجع…………………………………… 93

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

جدول 4- 1-نيروهايواردهبهذرهدرروشرديابيذره…………………………………………………… 41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شكل­ها

شکل 1- 1-الگوهايجرياندرجريانعموديهمجهت (كوليروتامدرسال 1996 ) 13

شکل 1- 2-نقشهالگويجريانبرايجريانقائم (هيويتورابرتدرسال 1969). 14

شکل 4- 1-روش‌هايمختلفبازسازيسطحمشترک…………………………………………………………………….. 46

شکل 4-2- نمونه­ايازيکمشباسازمان……………………………………………………………………………………. 54

شکل 4-3- نمونه­ايازيکمشبي­سازمانحوليکايرفويل………………………………………………… 54

شکل 4-4-  انواعواحدمش………………………………………………………………………………………………………………. 55

شکل 4-5- شکلشماتيکمدلمورداستفاده……………………………………………………………………………… 55

شکل 4-6- مشتوليدشدهحولمنشوربامقطعدايره­اي……………………………………………………… 56

شکل 4-7- مشتوليدشدهحولمنشوربامقطعمربعي……………………………………………………………. 56

شکل5-1-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعمربعيبهازايα=0.02وRe=2400……………………… 59

شکل5-2-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعمربعيبهازايα=0.02وRe=4900……………………… 60

شکل5-3-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعمربعيبهازايα=0.02وRe=9900……………………… 60

شکل5-4-چگونگيتوزيعفازهاحولمقاطعمربعيبهازايα=0.02وRe=24000………………… 60

شکل5-5-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعمربعيبهازايα=0.02وRe=49000…………………… 61

شکل5-6-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعمربعيبهازايα=0.02وRe=2400……………………… 61

شکل5-7-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعمربعيبهازايα=0.05وRe=2400……………………… 61

شکل5-8-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعمربعيبهازايα=0.1وRe=2400……………………….. 62

شکل5-9-کانتورسرعتحولمقطعمربعيبهازايα=0.02وRe=2400……………………………………….. 62

شکل5-10- کانتورسرعتحولمقطعمربعيبهازايα=0.02وRe=4900………………………………….. 62

شکل5-11- کانتورسرعتحولمقطعمربعيبهازايα=0.02وRe=9900………………………………….. 63

شکل5-12- کانتورسرعتحولمقطعمربعيبهازايα=0.02وRe=2400………………………………….. 63

شکل5-13- کانتورسرعتحولمقطعمربعيبهازايα=0.05وRe=2400………………………………….. 63

شکل5-14- کانتورسرعتحولمقطعمربعيبهازايα=0.1وRe=2400…………………………………….. 64

شکل5-15-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعدایره­ایبهازايα=0.02وRe=2400…………….. 64

شکل5-16-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعدایره­ایبهازايα=0.02وRe=4900…………….. 64

شکل5-17-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعدایره­ایبهازايα=0.02وRe=9900…………….. 65

شکل5-18-چگونگيتوزيعفازهاحولمقاطعدایره­ایبهازايα=0.02وRe=24000………… 65

شکل5-19-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعدایره­ای بهازايα=0.02وRe=2400…………… 65

شکل-5-20-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعدایره­ایبهازايα=0.05وRe=2400………….. 66

شکل5-21-چگونگيتوزيعفازهاحولمقطعدایره­ایبهازايα=0.1وRe=2400……………….. 66

شکل5-22-کانتورسرعتحولمقطعدایره­ایبهازايα=0.02وRe=2400………………………………. 66

شکل5-23- کانتورسرعتحولمقطعدایره­ایبهازايα=0.02وRe=4900…………………………….. 67

شکل5-24- کانتورسرعتحولمقطعدایره­ایبهازايα=0.02وRe=9900…………………………….. 67

شکل5-25- کانتورسرعتحولمقطعدایره­ایبهازايα=0.02وRe=2400…………………………….. 67

شکل5-26- کانتورسرعتحولمقطعدایره­ایبهازايα=0.05وRe=2400…………………………….. 68

شکل5 -27- کانتورسرعتحولمقطعدایره­ایبهازايα=0.1وRe=2400……………………………. 68

شکل6-1-تغييراتضريبدرگمقطعمربعيبهازايتعدادگره­هايمختلف…………………. 70

شکل6-2-تغييراتضريبدرگمقطعدايرويبهازايتعدادگره­هايمختلف………………. 71

شکل6-3-تغييراتضريبدرگمقطعدايرويبهازايتعدادگره­هايمختلف………………. 71

شکل6-4- تغييراتضريبليفتبرحسبزماندررينولدز 100 وکسرحجمي 05/0….. 73

شکل6-5- پاسخفرکانسي……………………………………………………………………………………………………………………. 73

شکل6-6- نمودارعدداشتروهالبرحسبرينولدزدوفازبرايکسرحجمي­هايمختلف       74

شکل6-7- کانتورتوزيعفازهاحولاستوانهدرکسرحجميثابت……………………………………. 74

شکل6-8-  ضريبفشاردرکسرحجمي 2/0 برايرينولدزهايمختلف…………………………… 75

شکل6-9- ضريبفشاردرکسرحجمي 1/0 برايرينولدزهايمختلف…………………………….. 75

شکل6-10- ضريبفشاردرکسرهايحجميمختلفدررينولدزدوفاز 3000………………….. 75

شکل6-11- نمودارکسرحجميبرحسبکسرحجمي­هايوروديمختلفدررينولدزدوفاز 3000          76

شکل6-12- نمودارکسرحجميبرحسبکسرحجمي­هايوروديمختلفدررينولدزدوفاز 1800          76

شکل6-13- کسرحجميبرحسبرينولدزهايمختلفدرکسرحجميوروديثابت 2/0….. 77

شکل6-14- کسرحجميبرحسبرينولدزهايمختلفدرکسرحجميوروديثابت 1/0….. 77

شکل6-15- تغييراتضريبليفتبرحسبزماندررينولدز 1200 وکسرحجمي 1/0… 78

شکل6-16- تغييراتضريبليفتبرحسبرينولدزدرکسرحجمي­هايمختلف……………….. 78

شکل6-17- تغييراتنيرويليفتبرحسبرينولدزدرکسرحجمي­هايمختلف…………….. 79

شکل6-18- تغييراتضريبدراگبرحسبرينولدز………………………………………………………………….. 79

شکل6- 19- تغييراتنيرويدراگ اصطکاکیبرحسبرينولدز……………………………………… 79

شکل6- 20- تغييراتنيرويدراگبرحسبرينولدز……………………………………………………………………………………………         ….80

شکل6-21- ضريبدرگبرحسبعددرينولدزدرکسرحجميثابت 02/0……………………………… 81

شکل6-22- ضريبدرگبرحسبکسرحجميدرعددرينولدزثابت 2400………………………………. 82

شکل6-23- تغييراتعدداشتروهالبرحسبd/DدرL/D=10……………………………………………………. 83

شکل6-24- شکلشماتيکهندسهبااستوانهکمکي………………………………………………………………….. 83

شکل6-25- مقايسهضرايبفشاردرd/Dهايمختلف………………………………………………………………….. 84

شکل6-26- مقايسهعدداشتروهالبرحسبرينولدزبرايکسرحجمي­هايمختلفباهندسهکمکي                84

شکل6-27- نمودارمقايسهاشتروهالبرايبدونهندسهکمکيباهندسهکمکيبرحسبرينولدز             85

شکل6-28- تغييراتضريبليفتبرحسبرينولدزدرکسرهايحجميمختلفباهندسهکمکي             85

شکل6-29- نيرويبراواردبرسيلندراصليبرحسبرينولدزدرکسرهايحجميمختلفباهندسهکمکي……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 85

شکل6-30- ضريببرابرحسبرينولدزدرکسرهايحجميمختلفدردوحالتباوبدوناستوانهکمکي      86

شکل6-31- نيرويليفتبرحسبرينولدزدرکسرهايحجميمختلفدردوحالتباوبدوناستوانهکمکي……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 86

شکل6-32- تغييراتضريبدرگبرحسبرينولدزبرايکسرهايحجميمختلفبااستوانهکمکي   87

شکل6-33-تغييراتدراگاصطکاکيبرحسبرينولدزبرايکسرهايحجميمختلفبااستوانهکمکي         87

شکل6-34- تأثيرقراردادناستوانهکمکيدرضريبدراگ…………………………………………….. 87

شکل6-35- تأثيرقراردادناستوانهکمکيدرنيرويدرگواردبرسيلندراصلي 87

شکل6-36- تغييراتکسرحجميبرحسبرينولدزدرکسرحجميورودي 05/0………………. 88

شکل6-37- تغييراتکسرحجميبرحسبرينولدزدرکسرحجميورودي 1/0…………………. 88

شکل6-38- تغييراتکسرحجميبرحسبرينولدزدرکسرحجميورودي 2/0…………………. 88

شکل6-39- تأثيرقراردادناستوانهکمکيبرتجمعحباباطرافسيلندرباکسرحجميورودي 2/0     89

شکل6-40- تغييراتکسرحجميموضعيبرايرينولدز 100……………………………………………….. 89

شکل6-41- تأثيراستوانهکمکيدرتجمعحباب­هااطرافسيلندردررينولدز 3000       90

شکل6-42- تغييراتضريبفشاربرحسبزاويهدرکسرحجمي 2/0 برايرينولدزهايمختلف      90

شکل6-43- تغييراتضريبفشاربرحسبزاويهدرکسرحجمي 2/0 برايرينولدزهايمختلف      90

شکل6-44- تغييراتضريبفشاربرحسبزاويهبرايرينولدز 800 درکسرهايحجميوروديمختلف      91

شکل6-45- تغييراتضريبفشاربرحسبزاويهبرايرينولدز 1800 درکسرهايحجميوروديمختلف   91

شکل6-46- تأثيراتاستوانهکمکيبرضريبفشاردرکسرحجميورودي 2/0…………… 92

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “بررسي عددي جريان دوفازي گاز-مايع حول مقاطع عرضي مختلف”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo