تحلیل عددی اثرات عدد رینولدز بر پارامترهای هیدرودینامیکی جریان درون یک لوله افقی، با استفاده از روش شبکه بولتزمن متقارن محوری

در این مقاله، جریان سیال درون یک لوله افقی با استفاده از روش شبکه بولتزمن متقارن محوری بررسی شده و اثرات عدد رینولدز بر پارامترهای هیدرودینامیکی جریان، از جمله ضریب اصطکاک، طول ناحیه توسعه یافتگی و پروفیل سرعت در ناحیه در حال توسعه، مورد مطالعه قرار گرفته است. جریان پایا و رژیم جریان آرام است. سرعت و دما در مقطع ورودی یکنواخت، دیواره های مجرا دارای شرط عدم لغزش بوده و در مقطع خروجی از شرط توسعه یافتگی برای سرعت استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که با حرکت در امتداد جریان، عدد پوازی جریان سیال درون لوله کاهش پیداکرده و پس از رسیدن به حالت توسعه یافتگی هیدرودینامیکی، مقدار آن ثابت می شود، همچنین با افزایش عدد رینولدز طول توسعه یافتگی نیز افزایش می یابد. سپس تغییرات مولفه ی محوری بی بعد پروفیل سرعت در مقاطع مختلف لوله بررسی شده است. با پیش روی جریان در جهت محوری، به دلیل اثر نیروی برشی وارده از دیواره ها بر جریان، سرعت جریان سیال در نزدیکی دیواره ها کمتر شده و سیال بیشتری در نزدیکی دیواره ها راکد می شود و نهایتا در فاصله ای به اندازه کافی دور از ورودی (x/D=۴.۶۳۶) پروفیل سرعت به طور کامل سهمی شکل شده و جریان توسعه یافته می شود. همچنین نتایج نشان دادند که روش شبکه بولتزمن متقارن محوری استفاده شده در این مقاله توانایی شبیه سازی جریان را با دقت خوبی دارد.

Keywords:

کلمات کلیدی: روش شبکه بولتزمن متقارن محوری , شبیه سازی عددی , جریان درحال توسعه , توسعه یافتگی هیدرودینامیکی , طول توسعه یافتگی