جلسه دفاع از رساله: آقای محمد حسین سراجی، گروه آموزشی تبدیل انرژی

خلاصه خبر: تاثیر هندسه روی جریان در مجاری دو لوله ی حلقه ای خمیده

  • عنوان: تاثیر هندسه روی جریان در مجاری دو لوله ی حلقه ای خمیده
  • ارائه‌کننده: آقای محمد حسین سراجی
  • استاد راهنما اول: دکتر حسن خالقی
  • استاد ناظر داخلی اول: دکتر محمدرضا انصاری
  • استاد ناظر داخلی دوم: دکتر علی جعفریان
  • استاد ناظر خارجی اول: دکتر علی اشرفی زاده
  • استاد ناظر خارجی دوم: دکتر مهرداد رئیسی
  • مکان: اتاق 351
  • تاریخ: 98/04/22
  • ساعت: 11:00

چکیده: با توجه به حضور گسترده جریان در مجاری دارای انحنا در طبیعت و صنعت نظیر جریان هوا در مجاری ریه، سیستم های روغنکاری، خطوط انتقال جریان، راکتورها و مبدلهای حرارتی، اطلاع از مشخصات هیدرودینامیکی و حرارتی اینگونه جریان ها حائز اهمیت می باشد. هدف از رساله حاضر نیز شبیه سازی عددی و بررسی ترموهیدرولیکی یک جریان تراکم ناپذیر، آرام، پایا و در حال توسعه درون یک مجرای دولوله ای خمیده (از نوع تورس) 270 درجه بصورت سه بعدی می باشد. در مجاری دارای انحنا با توجه به حضور نیروهای گریز از مرکز و فشاری در راستای شعاع علاوه بر نیروهای متداول در مجرای مستقیم مشابه، یک جریان ثانویه نیز علاوه بر جریان محوری ایجاد می شود که لازم است ساختار آن مورد مطالعه قرار گیرد. بمنظور بررسی تاثیر پارامترهایی همچون نسبت انحنا، نسبت شعاع و همچنین عدد رینولدز جریان و عدد پرانتل روی هر یک از مشخصات حرارتی و هیدرودینامیکی جریان نظیر ساختار جریان ثانویه و نحوه توزیع گردابه ها، خطوط جریان ثانویه، توزیع سرعت محوری، توزیع دما و عدد ناسلت و همچنین بررسی تفاوت های میدان جریان در بخش مجرای داخلی با بخش حلقوی مجرا و نیز بررسی آنها در ناحیه در حال توسعه و توسعه یافته، یک برنامه کامپیوتری سه بعدی به زبان فرترن توسعه یافت. در مساله حاضر معادلات بقا شامل پیوستگی، مومنتوم و انرژی با استفاده از روش های مطرح در مکانیک محیط پیوسته استخراج شدند. شایان ذکر است که جهت ایجاد جامعیت بیشتر برنامه کامپیوتری، علاوه بر بررسی جریان در مجرای تورس که موضوع مصوب رساله می باشد، جریان در مجاری دارای پیچش (مجاری هلیکال) نیز مورد بررسی قرار گرفت که لازمه آن استخراج معادلات بقا در دستگاه مختصات هلیکس می باشد. در اینجا برای نخستین بار با استفاده از روش های مکانیک محیط پیوسته و عملیات ریاضی معادلات بقای جرم و مومنتوم در دستگاه مختصات هلیکس و چنبره ای در قالب معادلات واحد ارائه شدند که بطور همزمان قابلیت پوشش معادلات جریان در هر دو دستگاه مختصات را دارا می باشند. این یکسان سازی کمک می نماید تا در توسعه برنامه کامپیوتری بدون احتیاج به تغییر معادلات جبری سازی شده برای هر یک از مجراهای هلیکال و تورس از مناسب ترین دستگاه مختصات منطبق بر هندسه هر یک از مجاری یعنی هلیکس (برای مجرای هلیکال) و یا چنبره ای (برای مجرای تورس) استفاده شود. در اینجا جریان دورن مجرای تورس دو لوله ای 270 درجه با چندین نسبت شعاع و نسبت انحنا مختلف و همچنین یک مجرای هلیکال 360 درجه مورد شبیه سازی عددی قرار گرفته است که تولید شبکه های منحنی الخط لازم برای مجاری دولوله ای تورس و هلیکال (با شبکه متحرک) نیز با استفاده از روابط هندسی در برنامه کامپیوتری مورد اشاره صورت گرفته است. حل عددی بر اساس الگوریتم تصویر و جبری سازی معادلات بقا بصورت مرتبه دوم مرکزی در مکان و پیشرو در زمان صورت پذیرفته است. همچنین برای مجاری تورس با هسته توپر (بصورت چشمه حرارتی) با توجه به ساختار جریان محوری و ثانویه موجود در جریان، یک تابع توزیع غیر یکنواخت (بجای یکنواخت) برای شار حرارتی تولیدی پیشنهاد شد که علیرغم یکسان بودن شار متوسط تولیدی با حالت یکنواخت اما موجب افزایش انتقال حرارت می شود. در مجاری دارای انحنا اگرچه انتقال حرارت نسبت به مجاری مستقیم مشابه بیشتر است اما از طرف دیگر ضریب اصطکاک بیشتر، باعث افزایش هزینه پمپاژ سیال در اینگونه مجاری می شود در مورد مجاری دولوله ای یکی از پارمترهایی که به شدت ضریب اصطکاک را تحت تاثیر قرار می دهد نسبت شعاع دو مجرا است بعبارت دیگر برای مجرایی با نسبت انحنا مشخص، می توان با تغییرات نسبت شعاع، میزان ضریب اصطکاک را کنترل نمود. در کار حاضر جهت تعیین نسبت ضریب اصطکاک در مجرای دارای انحنا به ضریب اصطکاک در مجرای مستقیم مشابه برای مجراهایی با نسبت شعاع 1/0 تا 8/0 یک رابطه بر اساس عدد رینولدز جریان و نسبت شعاع ارائه شده است که تا کنون در پژوهش های گذشته مورد بررسی قرار نگرفته است و در نهایت نسبت افزایش انتقال حرارت به افزایش ضریب اصطکاک در مجاری تورس برای چند نسبت شعاع مختلف نمایش داده شده است.
کلمات کلیدی:مجرای دو لوله ای تورس- مختصات چنبره ای- مجرای هلیکال- مختصات هلیکس- الگوریتم تصویر- چشمه حرارتی غیر یکنواخت


17 تیر 1398 / تعداد نمایش : 1439