طراحی ((ویسکومتر استوانه ای)) به کمک روش های تحلیلی و عددی

اندازه گیری ویسکوزیته سیال در صنایع مختلف بسیار حائز اهمیت است، زیرا مقدار ویسکوزیته اندازه گیری شده قابلیت کنترل ماهیت جریان و نحوه نگهداری آن ماده را تعیین می کند. اساس کار ویسکومترهای استوانه ای به این صورت است که یک استوانه سیلندری درون استوانه دیگری قرار گرفته و سیال در حجم محصور بین این دو استوانه ریخته شده و یکی از استوانه ها با سرعت زاویه ای معینی چرخیده و گشتاور اندازه گیری می شود و بدین طریق رابطه گشتاور و سرعت زاویه ای به دست می آید. از طرفی، تنش وارده از طرف سیال بر روی دیواره استوانه ها، با گشتاور رابطه مستقیم داشته و سرعت برشی نیز با سرعت درون استوانه متناسب است که از روی این روابط، ارتباط تنش و سرعت برشی برای سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی به دست می آید. مشاهده می شود که حل تحلیلی (روش تغییر متغیر و انتگرال جزء به جزء) به زمان زیاد و حل معادلات پیچیده نیاز دارد. در این مقاله به طراحی ویسکومتر استوانه ای به کمک روش عددی ذوزنقه ای پرداخته شد و نتایج آن با روش تحلیلی مقایسه گردید. نتایج حاکی از این بود که معادلات پیچیده تحلیلی به کمک روش حل عددی بسیار سریعتر، آسانتر و با دقت بالاتر به دست می آیند که نشان از ارجحیت روش حل عددی به حل تحلیلی دارد.

Keywords:

ویسکوزیته , ویسکومتر استوانه ای , حل عددی , روش ذوزنقه , سیال غیرنیوتنی.