بررسی جریان سیال اطراف دو سیلندر مربعی پشت سر هم در جریان آزاد
جزئیات هندسی و فیزیکی مسأله مورد نظر برای شبیه سازی عددی در این بخش بیان خواهد شد. تحلیل جریان سیال اطراف دو سیلندر مربعی پشت سر هم در جریان آزاد مدنظر این تحقیق میباشد. این سیلندرهای مربعی هم اندازه بصورت عمود بر جریان ورودی قرار گرفتهاند (شکل 3-1). نسبت ارتفاع سیلندرها به ارتفاع میدان حل نسبت انسداد[1] (d/H) تعریف میشود. فاصله بین سیلندرها، فاصله سیلندر بالادست تا مرز ورودی و فاصله سیلندر پاییندست تا مرز خروجی، از دیگر پارامترهای مهم هندسی مسأله تحت بررسی هستند
در بخشهای مختلف فصل دوم به مقالات و کارهای تحقیقاتی انجام شده در این راستا اشاره شد. با بررسی آنها مشخص شد که برای هندسه دو سیلندری تنها در محدودههایی خاص از عدد رینولدز، شبیهسازی عددی یا کارهای آزمایشگاهی انجام شده است. لذا تعیین ویژگیهای جریان در اعداد رینولدز متفاوت و بصورت کاملتر و با جزئیات بیشتر، از ویژگیهای این تحقیق میباشد.
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه 1
1-1 جدایش جریان 1
1-2 نحوه تشکیل و پخش گردابه7
1-3 کاربرد جریانبندها در مهندسی18
فصل دوم: مروری بر فعالیتهای تحقیقاتی گذشته 21
2-1 مقدمه21
2-2 هندسه یک سیلندری در جریان آرام21
2-3 هندسه یک سیلندری در جریان مغشوش31
2-4 هندسه چند سیلندری در جریان آرام 39
2-5 هندسه چند سیلندری در جریان مغشوش 48
فصل سوم: بیان مسأله مورد نظر و معادلات حاکم بر آن 59
3-1 طرح مسأله فعلی و جایگاه آن 59
3-2 هندسه مسأله 62
3-3 معادلات حاکم در جریان آرام 63
3-3-1 میدان جریان سیال 63
3-3-2 میدان دما و انتقال حرارت67
3-4 معادلات حاکم در جریان مغشوش69
3-4-1 میدان جریان سیال و دما69
3-5 جمعبندی معادلات 72
3-6 روش حل مسأله 74
3-7 شرایط مرزی و نحوه اعمال آنها87
3-7-1 مقدمه 87
3-7-2 شرط مرزی ورودی87
3-7-3 شرط مرزی خروجی 89
3-7-4 شرط مرزی دیوار 90
3-7-5 شرط مرزی تقارن 92
فصل چهارم: نتایج جریان آرام 94
4-1 مقدمه94
4-2 مقایسه نتایج بدست آمده برای هندسه یک سیلندری با نتایج موجود95
4-3 مطالعه شبکه99
4-4 مطالعه نسبت انسداد 105
4-5 تحلیل نتایج رژیم جریان آرام 118
4-5-1 تحلیل نتایج جریان سیال برای فاصله بین سیلندری ثابت G=5118
4-5-2 تحلیل نتایج جریان سیال برای فواصل بین سیلندری مختلف 138
4-5-3 تحلیل نتایج انتقال حرارت و میدان دما147
فصل پنجم: نتایج جریان مغشوش 161
5-1 مقدمه 161
5-2 تحلیل نتایج بدست آمده برای جریان سیال162
5-3 تحلیل نتایج میدان دما و انتقال حرارت178
جمع بندی نتایج و ارائه پیشنهادات 183
پیوستها
پیوست الف: متن کامل مقاله ارائه شده در دهمین کنفرانس دینامیک شارهها 1385186
پیوست ب: متن کامل مقاله پذیرفته شده جهت ارائه در کنفرانسISME2007197
پیوست ج: استخراج معادلات حاکم بر جریان و نحوه بیبعد کردن آنها203
پیوست د: محاسبه مشتق اول با دقت مرتبه دوم در یک نقطه در شبکه غیر یکنواخت 212
فهرست منابع 215
فهرست جداول
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه 1
فصل دوم: مروری بر فعالیتهای تحقیقاتی گذشته 21
جدول 2-1 تأثیر فاصله پاییندست سیلندر در رینولدز 100 و نسبت انسداد 7% 22
جدول 2-2 مقایسه نتایج حاصل از استفاده از شرط مرزی خروجی مختلف 24
جدول 2-3 مقایسه نتایج بدست آمده برای سیلندرهایی با نسبت منظرهای متفاوت 34
فصل سوم: بیان مسأله مورد نظر و معادلات حاکم بر آن 59
جدول 3-1 مقادیر بیبعد ابعاد هندسی 62
جدول 3-2 ترمهای مختلف معادلات بی بعد شده جاکم بر مسأله 73
فصل چهارم: نتایج جریان آرام 94
جدول 4-1 مقایسه نتایج بدست آمده از شبکهبندیهایی متفاوت در نسبت انسداد10% 100
جدول 4-2 مقایسه نتایج بدست آمده از شبکهبندیهایی متفاوت در نسبت انسداد 5% 100
جدول 4-3 مقایسه نتایج بدست آمده پارامترهای جریان در نسبت انسدادهای مختلف 106
جدول 4-4 مقایسه نتایج بدست آمده عدد نوسلت سیلندرها در نسبت انسدادهای مختلف 107
جدول 4-5 مقادیر پارامترهای مختلف جریان در اعداد رینولدز متفاوت برای G=5134
جدول 4-6 پارامترهای مختلف محاسبه شده جریان در فواصل بین سیلندری مختلف 143
جدول 4-7 مقادیر محاسبه شده عدد نوسلت سیلندرها در فواصل بین سیلندری مختلف 153
فصل پنجم: نتایج جریان مغشوش 161
جدول 5-1 مقادیر عدد نوسلت وجوه مختلف سیلندرها در اعداد رینولدز متفاوت 182