جریان آشفته غیر نیوتنی حلقه خارج از مرکز

جریان آشفته غیر نیوتنی حلقه خارج از مرکز – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه فیزیک

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

شبیه سازی عددی جریان آشفته غیر نیوتنی کاملا پیشرفته در حلقه خارج از مرکز و نامتعارف

چکیده

یک الگوریتم مبتنی بر فشار جهت محاسبه جریان های آشفته غیر نیوتنی در حلقه نامتعارف یا خارج از مرکز همراه با چرخش داخلی استوانه ای توسعه یافته و به کار گرفته شد. در این مقاله نتایج آزمایش الگوریتم عددی ارائه می گردد. نتایج نشان دهنده توافق خوبی با داده های آزمایشی و راه حل های تحلیلی می باشند. جهت نشان دادن قابلیت های این روش، نتایج شبیه سازی حالت ثابت یا پایای جریان آشفته غیر نیوتنی در حلقه خارج از مرکز ارائه شده اند.

جریان آشفته غیر نیوتنی حلقه خارج از مرکز

۱- مقدمه

سیالات غیر نیوتنی به طور گسترده ای در طبیعت و تکنولوژی دیده می شوند. این مواد که از اهمیت کاربردی برخوردار می باشند عبارتند از چسب ها، ژل ها، محلول های پلیمری،  محلول های تعلیقی، محلول ملاتی و سیالات غیر نیوتنی. سیالات ویسکوپلاستیک نیز جزء موارد قابل توجه مخصوصا به واسطه وضعیت رخداد گسترده آنها می باشند. آنها هم نشان دهنده خواص مرتبط با ویسکوزیته یا چسبندگی هستند و هم معرف خواص فرم پذیری یا پلاستیکی می باشند. غالب محلول های ملاتی در فرایند مته زنی (برای حفر چاه های نفت و چاه های گاز) به کار گرفته می شوند که جزء سیالات ویسکوپلاستیک محسوب می شوند.

برای این هدف، یک الگوریتم عددی بر مبنای معادلات میانگین رینولز – Navie-Stocks با استفاده از روش حجم محدود توسعه و تحت گسسته سازی قرار گرفت. کوپلینگ یا جفت شدگی سرعت – فشار به صورت تکراری برای جریان های تراکم ناپذیر از طریق رویه SIMPLE-C در یک آرایش شبکه ای مشتمع مشخص گردید. برای بستار معادلات میانگین رینولز مدل دولایه ای k-w در خصوص این آشفتگی به کار گرفته شده است.

الگوریتم عددی با استفاده از آزمایشات بسیار در محدوده وسیعی از پارامترهای جریان مورد اعتبار سنجی قرار گرفت. نتایج عددی با راه حل های تحلیلی، داده های تجربی و دیگر نتایج عددی مقایسه شدند. هر دوی وضعیت های لایه ای و آشفته جریان های نیوتنی و غیر نیوتنی نیز  شبیه سازی گردیدند.

جریان آشفته غیر نیوتنی حلقه خارج از مرکز

۲- جریان لایه ای نیوتنی

برای جریان لایه ای نیوتنی نتایج عددی با داده های تجربی Escudier و همکاران، ۲۰۰۰، مقایسه شدند. شکل ۱ نشان دهنده نتیجه این اعتبار سنجی می باشد. این سنجش معرف نتایج عددی است که در توافق خوبی با نتایج تجربی می باشد.

 ۳- جریان لایه ای غیر نیوتنی

برای جریان لایه ای غیر نیوتنی نتایج عددی با داده های تجربی Escudier و همکاران، ۲۰۰۲، مقایسه شدند. شکل ۲ معرف مقایسه نتیجه عددی محاسبه جریان سیال Herschel–Bulkley با داده های تجربی می باشد. مجددا نتایج عددی در توافق خوبی با داده های تجربی هستند.

 ۴- جریان متلاطم نیوتنی

برای جریان آشفته یا متلاطم نیوتنی ما پیش بینی های مرتبط با داده های تجربی در مبحث جریان حلقوی کاملا توسعه یافته آشفته Nouri و همکاران، ۱۹۹۳، را مورد مقایسه قرار دادیم. برای شبیه سازی عددی، ما از مدل تصحیح شده قانون k-ω استفاده نمودیم. نتیجه شبیه سازی در شکل ۳ نشان داده شده است.

 ۵- جریان متلاطم غیر نیوتنی

برای جریان متلاطم غیر نیوتنی نتایج گرادیان های فشار اصطکاکی محاسبه شده با همبستگی تجربی Dodge-Metzner مقایسه شد و این موارد برای مجرا های غیر حلقوی نیز مشخص و تعمیم داده شد. در موارد مرتبط با قانون اصلاح شده مدل k-ω در باره تلاطم، توافق بین پیش بینی های عددی و همبستگی تجربی در محدوده ±۵% حاصل می گردد که به عنوان دقت نوعی همبستگی های تجربی برای جریان های غیر نیوتنی شناخته می شود.

جریان آشفته غیر نیوتنی حلقه خارج از مرکز

۶- نتیجه گیری

الگوریتم عددی CFD نرم افزار SigmaFlow توسعه یافته و جهت محاسبه جریان های آشفته غیر نیوتنی در حلقه خارج از مرکز با چرخش استوانه ای داخلی به کار گرفته شد. اعتبار این الگوریتم معرف آن است که نتایج عددی در توافق خوبی با راه حل های تحلیلی و داده های تجربی در کلیه موارد می باشند. نرم افزار CFD SigmaFlow برای آنالیز جریانات لایه ای و آشفته صنعتی سیالات غیر نیوتنی در حفره های حفاری توصیه می شود.