%46تخفیف

مطالعه عددی انتقال و ته نشینی ذرات در یک کانال جریان مغشوش دو بعدی با استفاده از مدل اغتشاش

تعداد 89 صفحه  درword

بخش مهندسي مکانيک

کارشناسي ارشد رشته مهندسي مکانيک گرايش تبديل انرژي

مطالعه عددی انتقال و ته نشینی ذرات در یک کانال جریان مغشوش دو بعدی با استفاده از مدل اغتشاش

چکيده:

استفاده از یک مدل اغتشاش غیرایزوتروپیک مناسب برای پیش بینی حرکت ذرات در یک میدان جریان مغشوش ضروری می­باشد. برهمین اساس هدف اصلی از انجام این پایان نامه شبیه­سازی صحیح میدان سرعت لحظه­ای و استفاده از آن برای بررسی پخش و ته نشینی ذرات در یک کانال جریان مغشوش دو بعدی با یک روش صحیح و کم هزینه است.

براي آنالیز حرکت ذرات از روش تعقيب لاگرانژي استفاده شده که از تأثير وجود ذرات بر جريان سيال صرف نظر گرديده است. اثر نيروهاي برآ، دراگ، برونين، جاذبه و ترموفورز در معادلات حاکم بر حرکت ذرات در نظر گرفته شده است و اثر نوسانات اغتشاش و همچنین نیروی جاذبه و ترموفورز بر روی نرخ ته نشینی ذرات با قطرهای مختلف در کانال های افقی و عمودی بررسی گردیده است. مقایسه نتایج حاصل از این روش ارائه شده با نتایج عددی و آزمایشگاهی دیگر، مؤید کارآمدی پیش بینی صحیح این روش در پخش و ته نشینی ذرات می­باشد.

کليد واژه : ته نشيني ذرات، کانال دو بعدی، جريان مغشوش، مدل ، نیروی  ترموفورز

 

 

 

فهرست مطالب

عنوان  ———————————————————————  صفحه

فهرست علائم   …………………………………………………………………………………………….

9

فهرست شکل ها   …………………………………………………………………………………………

13

فهرست جداول   …………………………………………………………………………………………..

15

فصل اول: مقدمه………………………………………………………………………..

16

1-1

مقدمه اي بر ذرات  ……………………………………………………………………

17

1-2

مروری بر کارهای انجام شده  ……………………………………………………..

23

1-3

هدف از انجام این پروژه  ……………………………………………………………

27

فصل دوم: بیان مسئله و معادلات حاکم  …………………………………………..

28

2-1

مقدمه ……………………………………………………………………………………..

29

2-2

بیان مسئله …………………………………………………………………………………

29

2-2-1

هندسه مسئله …………………………………………………………………………….

29

2-2-2

فرضیات مسئله ………………………………………………………………………….

30

2-2-3

معادلات حاکم بر سيال   …………………………………………………………….

31

2-2-4

شرايط مرزي …………………………………………………………………………….

31

2-3

معادلات حاکم بر روش   ……………………………………………………

33

2-4

حرکت ذرات معلق  …………………………………………………………………..

35

2-4-1

نيروهاي موثر بر ذرات  ……………………………………………………………….

38

2-4-2

معادله کلي‌ حاکم بر ذره  ……………………………………………………………

43

2-5

شبیه سازی میدان جریان لحظه ای  ………………………………………………..

44

فصل سوم: روش حل مسئله  …………………………………………………………

47

3-1

مقدمه  …………………………………………………………………………………….

48

3-2

نحوه شبکه بندی کانال  ………………………………………………………………

49

3-3

شبیه سازی میدان جریان  …………………………………………………………….

50

3-4

روش حل معادلات حاکم بر ذره  …………………………………………………

51

3-5

محاسبه سرعت و دمای سیال در محل ذرات ….. ……………………………..

52

فصل چهارم: بررسي نتايج و بحث بر روی آن­ها ……………………………….

55

4-1

مقدمه ……………………………………………………………………………………..

56

4-2

اعتبارسنجی نتایج  ……………………………………………………………………..

56

4-3

میدان سرعت لحظه ای  ………………………………………………………………

60

4-4

بررسي اثرات نیروهای مختلف بر پخش و ته نشینی ذرات …………………

61

4-4-1

اثر نیروی ترموفورز بر پخش ذرات ……………………………………………….

61

4-4-2

اثر نیروهای ترموفورز و گرانش بر ته نشینی ذرات …………………………..

66

فصل پنجم: نتيجه­گيري و پيشنهادات  ……………………………………………..

74

5-1

نتیجه گیری ………………………………………………………………………………

75

5-2

پيشنهادات ………………………………………………………………………………..

76

واژه­نامه ……………………………………………………………………………………

77

منابع ……………………………………………………………………………………….

79

فهرست علائم

نیروی حجمی در جهت i

غلظت سیال

ضريب تصحیح کانينگهام

ضريب ثابت در معادله 2-26 (14/1= )

ضريب ثابت در معادله 2-26 (17/1= )

ضريب ثابت در معادله 2-26 (18/2= )

ضریب پخش ذرات

قطر ذره

نیروی دراگ

نيروي برا در جهت  i

نیروی ترموفورز

قسمتی از ترم چشمه

عدد مستقل تصادفي گوس بین صفر و یک

شتاب گرانش

عرض کانال

شار جرمی

انرژی جنبشی آشفته

ثابت بلتزمن

ضريب هدايت حرارتي سيال

ضريب هدايت حرارتي ذره

عدد نادسن

طول کانال

طول مقیاس آشفتگی

جرم ذره

تعداد ذرات

فشار

عدد رينولدز

( ) عدد رينولدز ذره

نسبت چگالی ذره به چگالی سیال

( ) عدد اشمیت

ترم چشمه

دماي‌ سيال

دمای دیوار کانال

زمان

زمان مقیاس آشفتگی

درايه‌هاي سرعت در جهت x, y

سرعت سيال در جهت i

سرعت نوسانی لحظه ای در جهت i

سرعت مقیاس آشفتگی

سرعت متوسط سیال

سرعت نوسانی سیال

سرعت ذره در جهت i

تنش عمودی دیوار

جهت محورها

علائم يوناني

ضريب انبساط گرمايي

نرخ اضمحلال انرژی جنبشی آشفته

یک متغیر غیر وابسته جریان

ضریب پخش مؤثر متغیر

ضريب ثابت در معادله 3-5 (42/0= )

طول مسير ميانگين حرکت مولکول سيال

لزجت ديناميکي

لزجت سينماتيک

چگالي سيال

چگالي ذره

زمان آرامش ذره

تنش برشی دیوار

عدد تصادفی گوسی بین صفر و یک

عدد تصادفی گوسی بین صفر و یک

عدد تصادفی گوسی بین صفر و یک

زيرنويس­ها و بالا نویس ها

سرد

سیال

گاز

نشان دهنده بردار يکه

برآ

مقدار میانگین

ذره

ترموفورز

ديوار

جهت محور­ها

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                                          صفحه

شکل 1-2

تصاویری از ذرات ……………………………………………………………………………

17

شکل 1-2

نمونه ای از ذرات هم اندازه ( ذره بلورین پالادیوم)  …………………………………

19

شکل 1-3

ذرات رشته ای فایبر گلاس  ………………………………………………………………..

19

شکل 1-4

نحوه محاسبه قطرهای مختلف ذرات  ……………………………………………………

21

شکل 2-1

هندسه مسئله  ……………………………………………………………………………………

29

شکل 2-2

ذره در یک میدان سیال  ……………………………………………………………………..

37

شکل 2-3

ذره در یک میدان برشی سیال  …………………………………………………………….

40

شکل 2-4

اثر نیروی ترموفورز بر ذرات  ………………………………………………………………

41

شکل2-5

اثر نیروی برونین  ………………………………………………………………………………

42

شکل 3-1

شبکه محاسباتی  ……………………………………………………………………………….

50

شکل 3-2

موقعیت ذره در یک مش  …………………………………………………………………..

53

شکل3-3

میانگین گیری سطحی سرعت  …………………………………………………………….

53

شکل3-4

فلوچارت کد ذره نوشته شده  ……………………………………………………………..

54

شکل 4-1

مقایسه پروفیل بی بعد سرعت متوسط جریان  ………………………………………….

57

شکل 4-2

پروفیل بی بعد انرژی جنبشی آشفته و سرعت متوسط در جهت عمود به دیوار

58

شکل 4-3

پروفیل بی­بعد شدت نوسانات عمودی سرعت بدست آمده توسط مدل­های مختلف  …………………………………………………………………………………………..

58

شکل 4-4

 مقایسه پروفیل های سرعت متوسط در جهت جریان، سرعت در جهت عمود به جریان، دما و انرژی جنبشی آشفته در سه مقطع مختلف از کانال  …………….

59

شکل 4-5

نمونه ای از سرعت های لحظه ای u و v بر حسب زمان بی بعد در y+=7  …….

60

شکل 4-6

مسیر حرکت ذرات در حضور و عدم حضور نیروی ترموفورز برای یک چشمه ذرات در فاصله 20 واحد دیوار از دیوار پایینی کانال  ……………………..

62

شکل 4-7

مسیر حرکت ذرات در حضور و عدم حضور نیروی ترموفورز برای یک چشمه ذرات در فاصله 1 واحد دیوار ازدیوارکانال …………………………………..

63

شکل 4-8

مسیر حرکت ذرات در حضور و عدم حضور نیروی ترموفورز برای یک چشمه ذرات در فاصله 1 واحد دیوار از دیوار کانال برای قطرهای 01/0، 1 و 5 میکرومتر ………………………………………………………………………………………

65

شکل 4-9

پخش اولیه ذرات  ……………………………………………………………………………..

66

شکل 4-10

تغییرات سرعت ته نشینی بی بعد با زمان آرامش بی بعد در یک کانال عمودی با نیروی گرانش در جهت جریان در حضور و عدم حضور نیروی ترموفورز  ..

70

شکل 4-11

تغییرات سرعت ته نشینی بی بعد با زمان آرامش بی بعد در یک کانال افقی با نیروی گرانش در جهت جریان در حضور و عدم حضور نیروی ترموفورز ……

71

شکل 4-12

مقایسه سرعت ته نشینی ذرات در کانال های افقی و عمودی  …………………….

72

شکل 4-13

تغییرات سرعت ته نشینی پیش بینی شده توسط مدل های تجربی تحت تأثیر گرادیان های دمایی مختلف  ……………………………………………………………….

73

فهرست جداول

عنوان                                                                                                          صفحه

جدول 1-1

اندازه قطر ذرات پرکاربرد بر حسب میکرومتر  ……………………………………….

22

جدول 2-1

فرم ریاضی برای هریک از معادلات انتقال در مدل  …………………………

34

جدول 3-1

 بررسی حساسیت شبکه نسبت به حل جریان  ………………………………………….

50

جدول 4-1

قطر ذرات و زمان آرامش بی بعد مطابق با آن  ………………………………………..

66

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “مطالعه عددی انتقال و ته نشینی ذرات در یک کانال جریان مغشوش دو بعدی با استفاده از مدل اغتشاش”

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