تحلیل عددی اثر خواص غیرنیوتنی سیالات بر پدیده ضربه قوچ در لوله ها

در پژوهش حاضر، رفتار یک سیال غیرنیوتنی در شرایط رخداد پدیده ضربه قوچ، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. خواص غیرنیوتنی سیال نظیر رابطه غیرخطی تنش و کرنش و نیز دارابودن ثابت زمانی رهایی از تنش و...باعث می گردد که موج فشاری حاصل از قطع ناگهانی جریان، در این حالت، رفتاری متفاوت با یک سیال نیوتنی نظیر آب داشته باشد. سیستم مورد بررسی از نوع شیر، لوله و مخزن و معادلات حاکم بر مسئله نیز معادلات پیوستگی و مومنتوم است. در مدل سازی معادلات، از روش عددی تفاضل محدود استفاده شده است. در ادامه، بی بعد سازی معادلات انجام شده و سپس، تاثیر اعداد دبورا و رینولدز بر تاریخچه فشاری در نقاط بحرانی لوله نظیر پشت شیر و وسط لوله بررسی گردیده است. نتایج مدلسازی نشان داده است که افزایش عدد دبورا که از شاخصهای سیال غیرنیوتنی است، باعث افزایش ارتفاع نوسانات موج فشاری در طول پدیده ضربه قوچ نسبت به سیال نیوتنی می شود. همچنین مشخص گردیده است که در یک رینولدز ثابت، در جریان آرام، پدیده لاین پکینگ در سیال غیرنیوتنی، نسبت به سیال نیوتنی کمی بیشتر است که دلیل آن به ویژگی ثابت زمان رهایی از تنش ارتباط داده می شود که به شدت متمایل به نگهداشت انرژی پتانسیل وارده بوده و در مقابل دمپینگ جریان انتقالی مقاومت می کند و باعث می شود که در مقایسه با سیال نیوتنی، زمان میرایی طولانی تری داشته باشند.

Keywords:

ضربه قوچ , سیال غیرنیوتنی , عدد رینولدز , عدد دبورا , روش عددی تفاضل محدود , لاین پکینگ