صفحه
فصل اول: كليات
1-1-اهميّت بررسي جريان اطراف لوله‌ها 5
1-2-محتواي فصل هاي بعدي 7
فصل دوم: مروري بر ادبيات تحقيقات
2-1-جريان سيالات نيوتني روي دسته لوله 9
2-2-جريان سيالات غيرنيوتني روي دسته لوله 12
فصل سوم: انواع و مشخصات سيالات غير نيوتوني
3-1-تعريف ويسكوزيته: 16
3-2-سيال نيوتني 17
3-2-1-تنش برشي 17
3-3-سيالات غيرنيوتني 18
3-3-1-تقسيم‌بندي سيالات غيرنيوتني 18
3-3-1-1-سيالات غيرنيوتني مستقل از زمان: 19
3-3-1-2-سيالات غيرنيوتني تابع زمان 24
3-3-1-3-سيالات تيكسوتروپيك 25
3-3-1-4-سيالات رئوپكتيك 26
3-3-1-5-سيالات ويسكوالاستيك 27
3-4-مايعات پليمر 27
3-4-1-محلول كربوكسي متيل سلولز يا C.M.C 27
3-4-2-ويژگي‌هاي كاربردي محلول C.M.C 28
3-4-3-خواص فيزيكي 28
3-4-4-كاربردهاي محلول C.M.C 29
3-4-5-بررسي تجربي رفتار رئولوژيكي محلول كربوكسي متيل سلولز يا C.M.C 32
فصل چهارم: مدل سازي رياضي
4-1 هندسه مسئله 36
4-2 فرضيات مسئله 37
4-3 معادلات حاکم بر جريان سيال 39
4-3-1-معادلات حاكم 37
4-3-2 معادله پيوستگي 38
4-3-3 اصل بقاء اندازه حركت(قانون دوم نيوتن) 40
4-3-3-1-اصل بقاء اندازه حركت براي سيالات نيوتني 40
4-3-3-2- اصل بقاء اندازه حركت براي سيالات غير نيوتني 44
4-4-اصل بقاء انرژي (قانون اول ترموديناميك) 49
4-4-1-اصل بقاء انرژي براي سيالات نيوتني 45
4-4-2-اصل بقاء انرژي براي سيالات غير نيوتني 48
4-5-معادله‌هاي بي‌بعد 48
4-6-محاسبه عدد ناسلت 49
4-7-شرايط مرزي 50
4-8-شبيه سازي و مدل‌سازي مساله 51
4-8-1-شبكه بندي 51
4-8-2-مدل سازي و شبيه سازي 52
4-8-2-1-خواندن شبكه در فلوئنت 52
4-8-2-2-ارائه مقياس و واحدهاي مناسب شبكه در فلوئنت 53
4-8-2-3-نمودار باقيمانده معادلات پيوستگي ، اندازه حركت و انرژي 54
4-8-2-4-تصوير خام شبكه در نرم افزار فلوئنت 55
4-9-اعتبار سنجي 55
فصل پنجم: نتيجه گيري
5-1-گرفتن نتايج از نرم افزار 63
5-1-1- نتايج مدل سازي 63
5-1-2- بررسي ميدان فشار در مبدل 63
5–1-3-بررسي ميدان دما در مبدل 63
5-1-4- بررسي توزيع سرعت در مبدل حرارتي 71
5-2-5- بررسي عملکرد سيال در دماهاي متفاوت ورودي 74
5-2-نمودار Plot xy : 77
5-3- نمودار Histogram (پلكاني): 78
5-4-بررسي تغييرات عدد ناسلت 78
5-5-بررسي اثرات مشخصات سيالات غيرنيوتني 81
5-5-1-بررسي پروفيل سرعت در مقاطع مختلف استوانه 81
5-6-تأثير تغييرات گام طولي بر روي افت فشار 85
5-7-تأثير تغييرات گام عرضي بر روي تغييرات فشار 86
5-8- نمودارهاي نقطه اي xyplotدر نقطه اي به نام point5 86
5-9- نتيجه گيري 93
5-10-پيشنهادات 94
مراجـع: 95
چکيده انگليسي…………………………………………………………………………………………………………….98
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول3-1 الگوهاي مختلف براي تنش برشي سيالات غيرنيوتني مستقل از زمان 21
جدول 3-2 ضرايب معادلات n و k بر حسب t 34
فهرست اشكال
عنوان صفحه
شكل3-1-حركت برشي آرام بين دو صفحه موازي براي سيال نيوتني در حالت پايدار 17
شكل3-2-طبقه بندي سيالات غيرنيوتني 19
شكل3-3-منحني جريان سيالات مستقل از زمان 20
شكل3-4-منحني لگاريتمي جريان سيال شبه پلاستيك 23
شكل3-5-تغييرات ويسكوزيته -شدت برش سيالات غيرنيوتني فاقد تنش تسليم 24
شكل 3-6-منحني هاي جريان سيالات غيرنيوتني تابع زمان در آزمايشات منفرد پايدار 25
شكل 3-7-نمودار تغييرات ويسكوزيته نسبت به زمان سيال وابسته به زمان 26
شكل 3-8 نمودار شاخص پايدار سيال K بر حسب درجه حرارت t در غلظت هاي مختلف 33
شكل 3-9-نمودار شاخص رفتار ساختاري سيال n بر حسب درجه حرارت t در غلظت هاي مختلف 33
شكل 4-1-چهار لوله با آرايش هم خط در معرض جريان يكنواخت با سرعت U و درجه حرارت T0 37
شكل 4-2- حجم كنترل براي بدست آوردن معادله پيوستگي 39
شكل 4-3-الماني براي بدست آوردن اصل بقاء اندازه حركت 41
شكل 4-4-الماني براي بدست آوردن اصل بقاء انرژي 45
شكل 4-5-شبكه رسم شده در نرم افزار انسيس 52
شكل 4-6-شبكه خوانده شده در نرم افزار فلوئنت 53
شكل4-7-نمودار باقيمانده در نرم افزار فلوئنت 54
شكل 4-8-تصوير خام شبكه ايجاد شده در انسيس 55
شكل 4-9-تأثير گام عرضي(SL) بر روي پروفيل سرعت در رينولدز80=Re 56
شكل 4-10-ميدان سرعت در اطراف چهار لوله درون مبدل 57
شكل 4-11-ميدان فشار در اطراف چهار لوله درون مبدل حرارتي 57
شكل 4-12-توزيع دما در مبدل حرارتي در اطراف چهار لوله درون مبدل 58
شكل 4-13-تأثير گام عرضي (SL) بر روي خطوط همدما در رينولدز80=Re 59
شكل 4-14-تأثير گام عرضي در توزيع دماي سيال درون مبدل 60
شكل 5-1-نماي نزديك‌تر در توزيع فشار در سرعت 1414/0 متر بر ثانيه 64
شكل 5-2-نمايش توزيع فشار در اطراف چهار لوله در سرعت 1414/0متر بر ثانيه 65
شكل 5-3-توزيع فشار در اطراف چهار لوله در سرعت 7 متر بر ثانيه 66
شكل 5-4-توزيع فشار در صفحه خروجي مبدل حرارتي 66
شكل 5-5-نمايش توزيع فشار در سرعت 14 متر بر ثانيه 67
شكل 5-6-توزيع دما درون مبدل در سرعت ورودي 1414/0 متر بر ثانيه 68
شكل 5-7-توزيع دما در اطراف چهار لوله در سرعت ورودي 1414/0 متر بر ثانيه 68
شكل 5-8-توزيع دما در اطراف چهار لوله در سرعت ورودي 2449/0 متر بر ثانيه 69
شكل 5-9-توزيع دما در صفحه عمودي وسط مبدل حرارتي 69
شكل 5-10-توزيع فشار استاتيك در صفحه خروجي مبدل حرارتي 70
شكل 5-11-توزيع دما در اطراف چهار لوله در سرعت ورودي 14 متر بر ثانيه 70
شكل 5-12-توزيع سرعت در صفحه خروجي مبدل حرارتي 71
شكل 5-13-توزيع سرعت سيال در صفجه ورودي مبدل حرارتي 72
شكل 5-14-توزيع سرعت سيال در صفحه عمودي وسط مبدل حرارتي (بين لوله‌هاي چپ و راست) 72
شكل 5-15-پروفيل سرعت سيال نيوتني در صفحه ورودي مبدل حرارتي 73
شكل 5-16-پروفيل سرعت سيال نيوتني در صفحه خروجي مبدل حرارتي 74
شكل 5-17-توزيع دما در اطراف چهار لوله درون مبدل 75
شكل 5-18-توزيع سرعت سيال در اطراف چهار لوله 75
شكل 5-19-توزيع دما در اطراف چهار لوله مبدل حرارتي 76
شكل 5-20-نمودار تغييرات فشار در جابجايي بين 8-تا8 متر 77
شكل 5-21 نمودار تغييرات مقدار سرعت در جابجايي بين 8-تا 8 متر 77
شكل 5-22-نمودار تغييرات فشار استاتيك بر حسب پاسكال(نمودار پلكاني) 78
شكل 5-23 نمودار تأثير شاخص رفتار سيال بر روي عدد ناسلت در 5=Re 79
شكل 5-24-نمودار تأثير شاخص رفتار سيال بر روي عدد ناسلت در 10=Re 79
شكل 5-25-نمودار تأثير شاخص رفتار سيال بر روي عدد ناسلت در 15=Re 80
شكل 5-26-نمودار تأثير رفتار سيال بر روي عدد ناسلت در 20=Re 80
شكل 5-27-نمودار تأثير شاخص رفتار سيال بر روي عدد ناسلت در 50=Re 81
شكل 5-28-پروفيل سرعت در ورودي لوله در 20=Re 82
شكل 5-29-پروفيل سرعت قبل از لوله جلويي در 20=Re 82
شكل 5-30-پروفيل سرعت روي لوله جلويي در 20=Re 83
شكل 5-31-پروفيل سرعت بين لوله ها در رينولدز 20=Re 83
شكل 5-32-پروفيل سرعت روي لوله عقبي در 20=Re 84
شكل 5-33-پروفيل سرعت بعد از لوله عقبي در 20=Re 84
شكل 5-34-تأثير گام طولي بر روي تغييرات فشار در مركز لوله با 75=Re 85
شكل 5-35-تأثير گام عرضي بر روي تغييرات فشار در مركز لوله با 75=Re 85
شكل 5-36-نمودار فشار استاتيك بر حسب پاسكال در جابجايي بين 8-تا 8 متر براي ورودي و خروجي
و point5 87
شكل 5-37-نمودار فشار استاتيك بر حسب پاسكال در جابجايي 8-تا8 متر براي كل محيط پيوسته 87
شكل 5-38-نمودار فشار استاتيك برحسب پاسكال در جابجايي 8-تا 8 متر براي ديواره‌هاي چهار لوله و ديواره مبدل و point5 88
شكل 5-39-نمودار فشار استاتيك بر حسب پاسكال در جابجايي بين 8-تا 8 متر براي ورودي تا خروجي
مبدل حرارتي 88
شكل5-40-نمودار مقدار سرعت در جابجايي بين 8-تا 8 متر براي كل محيط پيوسته 89
شكل 5-41-نمودار مقدار سرعت در جابجايي بين 8-تا 8 متر براي ورودي و خروجي و point5 89
شكل 5-42-نمودار مقدار سرعت در جابجايي بين 8-تا 8 متر براي ديواره هاي چهار لوله و point5 90
شكل 5-43 نمودار مقدار سرعت در جابجايي بين 8-تا8 متر براي ورودي تا خروجي مبدل حرارتي 90
شكل 5-44-نمودار مقدار دما در جابجايي بين 8-تا 8 متر براي ورودي و خروجي و point5 91
شكل 5-45-نمودار مقدار دما در جابجايي بين 8-تا 8 متر براي ديواره هاي چهار لوله و ديواره مبدل حرارتي
و point5 91
شكل 5-46-نمودار مقدار دما در جابجايي بين 8-تا8 متر براي كل محيط پيوسته 92
فهرست علائم
علائم انگليسي
d
قطر لوله
H
ارتفاع استوانه
SL
گام عرضي
ST
گام طولي
K
شاخص پايداري
n
شاخص رفتار سيال
Nu
عدد ناسلت
P
فشار
Pe
عدد پكلت
Gr
عدد گراشف
P*
فشار بي بعد
P’
فشار تصحيح شده
Ri
عدد ريچاردسون
Pr
عدد پرانتل
Re
عدد رينولدز
S
جمله چشمه
T
دماي سيال
T0
دماي ورودي
Tw
دماي ديواره سيال
U
سرعت سيال در جهت z
V
سرعت سيال در جهت r
U*
سرعت حدس زده شده
Uc
سرعت تصحيح شده
V*
سرعت حدس زده شده
L
طول استوانه
G
شتاب جاذبه
u’
سرعت تصحيح شده سيال در جهت z
V’
سرعت تصحيح شده سيال در جهت r
r,z
مختصات استوانه اس
دبي جرمي
q”
شار حرارتي
q”
نرخ توليد انرژي داخلي
F
نيرو
D
ضريب هدايت كلي پخش
C
قدرت جابجايي
H
ضريب انتقال حرارت جابجايي
B
جمله چشمه جرم
K*
ضريب هدايت حرارتي
علايم يوناني
تنش
ضخامت لايه مرزي گرمايي
ضرائب گره هاي شرقي
ضرائب گره هاي غربي
ضرايب گره مركزي
تنش تسليم بي بعد
تنش تسليم
ويسكوزيته
ويسكوزيته مرجع
دانسيته
دانسيته بي بعد
نرخ برشي
ويسكوزيته ظاهري سيال
شدت برش
تنش روي ديواره
تابع اتلاف انرژي چسبندگي
دماي بي بعد
ضريب پخش حرارتي
ضريب پخش كلي
اپراتور ديفرانسيل
ضريب انبساط حرارتي
زيرنويسها
Cond
هدايت
Conv
جابجايي
cv
حجم كنترل
I
ورودي
O
خروجي
Max
ماكزيمم يك متغير
Min
مي نيمم يك متغير
M
مقدار متوسط در مقطع لوله
Ref
مقدار مرجع
شرايط جريان آزاد
Nc
جريان در حالت طبيعي
Fc
جريان در حالت اجباري
چكيده:
امروزه از سيستمهاي مختلفي استفاده ميشود که در آنها براي انتقال حرارت از جريان سيال عمود بر يک دسته لوله استفاده شده است. از جمله پرکاربردترين اين سيستمها ميتوان به مبدلهاي حرارتي راکتورهاي هستهاي و خنککاري پره توربين اشاره کرد. در اين سيستمها بسياري از سيالات استفاده شده كه خواص رئولوژيکي غيرنيوتوني دارند؛ در اين پژوهش به کمک ديناميک سيالات محاسباتي دو بعدي، رفتار جريان سيال غير نيوتوني قاعده تواني در محدوده رينولدز 20 تا 50، در جريان عمود بر چهار لوله موازي بررسي شدهاست. براي ايجاد هندسه و شبکهبندي از نرمافزار انسيس و براي حل معادلات حاکم با روش حجم محدود و تحليل ديناميکي نتايج از نرمافزار فلوئنت استفاده شدهاست. در اين پايان نامه بررسي عددي سيالات غير نيوتني قاعده تواني در روي دسته لوله‌هاي با آرايش مستطيلي و همين‌طور شرايط هيدروديناميكي و حرارتي با شرايط مرزي دماي ثابت مورد مطالعه قرار گرفته است و لذا ضمن بررسي پارامترهاي مؤثر بر ميزان انتقال حرارت و افت

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید