حل عددی جریان شتابدار آشفته در ورودی لوله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

ایرانی

چکیده

در این مقاله با حل عددی یک، دو و سه بعدی جریان شتاب دار آشفته در ورودی لوله به بررسی طول ناحیه توسعه یافته و تحلیل سایر مشخصه-های جریان، پرداخته شده است. مدل آشفتگی مورد استفاده SST انتخاب گردید. این تحقیق نشان می‌دهد که هر سه حالت یک، دو و سه بعدی، رَوند کلی را به خوبی داده‌های آزمایشگاهی پیش بینی می کنند. نتایج در بُعد زمان و بُعد مکان مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. مشخصه‌های خاص جریان آشفته مانند انرژی جنبشی آشفتگی در حالت یک بعدی نتایج قابل قبول‌تری در مقایسه با مقادیر تجربی نشان می‌دهد. همچنین نتایج دو و سه بعدی بهم بسیار نزدیک هستند. در مجموع با توجه به پیچیدگی‌های حل سه، دو و یک بعدی و توجه به میزان انطباق نتایج، استفاده از مدل یک بعدی در قسمت توسعه یافته جریان توصیه می‌شود ولی در قسمت در حال توسعه جریان حل دوبعدی کفایت می کند. نتایج این تحقیق نشان دهنده این واقعیت مهم است که در بررسی و تشخیص ناحیه توسعه یافته جریان نباید تنهاً به معیار سرعت محوری بسنده نمود بلکه به سایر مشخصه‌های جریان (مانند: انرژی جنبشی آشفتگی، لزجت آشفتگی، اتلافات و ...) توجه کافی مبذول داشت. با توجه به تعریف ناحیه توسعه یافته چون برای جریان شتابدار رفتار مشخصه‌های سیال دست خوش تغییرات می‌شود، بنابراین روابط مربوط به طول توسعه‌یافتگی که برای جریان‌های پایا مورد استفاده قرار می گرفت، کارایی و اعتبار خود را از دست داده و باید از روابط اصلاح شده که وابسته به شرایط دوره شتاب‌دهی است استفاده شود. مقایسه بین طول توسعه‌یافتگی برای جریان ناپایای مورد مطالعه در این تحقیق با جریان پایای معادل نشان می دهند تفاوت زیادی بین طول توسعه‌یافتگی برای دو نوع رژیم جریان پایا و ناپایا وجود دارد.

عنوان مقاله [English]

Numerical Simulation of Accelerating Flows in Inlet of Pipes

نویسندگان [English]

  • Ali Khaleghi
  • Mahmood Pasandideh Fard
  • Alireza Teymourtash
چکیده [English]

In this paper using one, two and three dimensional simulations, the accelerating flows in developing inlet pipe region are considered numerically. The developing length calculated based on different turbulence parameters is studied thoroughly. The SST turbulence model in comparison with recent reported experimental data have been used to achieve reliable predictions. The predictions obtained using all 1, 2, and 3 dimensional cases are generally the same and follow the experiments well. Thus, it seems that one dimensional simulation in fully developed region is sufficient. However, for the inlet region in developing state a two dimensional axisymmetric analysis is required. This research shows that calculating the developing length based on only mean averaged velocity is not adequate, but also turbulence kinetic energy and viscosity must be paid enough attention. Further, the comparison between steady and unsteady flows for the developing length shows that they are very different. This length also depends on both the value of flow acceleration and turbulence delay time in addition to Reynolds number and pipe diameter.