تحلیل و بررسی عددی میدان جریان یک سیال MR در جریان حلقوی

در مقاله حاضر به بررسی عددی میدان جریان یک سیال هوشمند از نوع MR در بین دو استوانه هم مرکز پرداخته شده است. معادلات حاکم بر مسئله شامل معادله پیوستگی، مومنتوم خطی و مدل Herchel-Bulkley برای تنش برشی می باشند. با توجه به این که معادلات حاکم بر جریان غیرخطی می باشند از روش عددی حجم محدود بر مبنای طرح گسسته سازی مرتبه دوم بالادست و الگوریتم سیمپل توسط نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. اعتبارسنجی حل عددی با حل تحلیلی تحقیقات گذشته نیز صورت گرفته است. مقدار خطای متوسط اعتبارسنجی در حدود ۳/۶۲ درصد، حکایت از توافقی خوب میان حل عددی کار حاضر و حل تحلیلی کار گذشتگان دارد. در انتها به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر میدان جریان پرداخته شده است. با توجه به این که شیب نزولی سرعت متوسط خروجی برای شاخص رفتار جریان (n) در بازه ۰/۸۵ تا ۱/۱ کم می باشد، با خطای کمتر از ده درصد می توان از n =۱ یا پلاستیک بینگهام برای مدل تنش برشی در سیال MR استفاده کرد. سرعت متوسط خروجی نسبت به اختلاف فشار در کلیه مقادیر n روند صعودی دارد در حالی که لزجت ظاهری متوسط نسبت به اختلاف فشار در کلیه مقادیر n روند نزولی دارد. ضریب اصطکاک سطحی نیز نسبت به تغییرات اختلاف فشار و یا n روند نزولی دارد. کاهش نرخ کرنش و کاهش مقدار n می تواند موجب افزایش ضخامت ناحیه برش نخورده در پروفیل سرعت شود و لزجت ظاهری سیال را افزایش دهد.

Keywords:

سیال MR , مدل Herschel-Bulkley , تنش تسلیم , نرخ کرنش , پلاستیک بینگهام