بررسی تاثیر عدد رینلدز بر ضربه قوچ سیالات غیرنیوتنی در جریان آرام

در پژوهش حاضر، حساسیت رفتار دو گروه از سیالات ویسکوالاستیک غیر نیوتنی نسبت به تغییرات عدد رینولدز، با یک سیال نیوتنی مورد مقایسه قرار گرفته است. سیالات غیر نیوتنی مورد نظر، یک پلیمر فوق همرفتی ماکسول و یک محلول اولدروید-بی را شامل می­شود که در شرایط رخداد پدیده ضربه قوچ، در لوله در جریان هستند. این مقایسه در شرایط رخداد پدیده ضربه قوچ، در لوله در محدوده جریان آرام صورت می­گیرد. معادلات حاکم بر مساله را معادلات ناویر-استوکس و معادلات رئولوژی سیالات ویسکوالاستیک تشکیل می­دهد. بی­بعد سازی معادلات، نشان می­دهد که عددهای رینلدز و ماخ، پارامترهای بی­بعد مشترک در معادلات سه نوع سیال ذکر شده هستند. ویسکوزیته سیالات به عنوان یک عامل اصطکاکی، سبب می­شود که عدد رینلدز و تغییرات آن، نقش مهمی در نوسانات و زمان میرایی موج حاصل از جریان گذرای ضربه قوچ داشته باشد. در مدل سازی معادلات، از روش عددی دو گام زمانی لاکس- فردریشک (lxF) استفاده می­شود. جهت اعتبار سنجی مدل، از نتایج آزمایش صورت گرفته توسط هولمبو و رولئو برای یک سیال نیوتنی استفاده و مشخص گردید که جواب های مدل پیشنهادی با دقت بالای99 درصد بر نتایج مدل عددی زیلک و وهبا منطبق است. نتایج مدل سازی نشان می­دهد که ویژگی های ویسکوالاستیک سیالات، نظیر رابطه غیرخطی تنش و کرنش، دارا بودن ثابت زمانی رهایی از تنش و ...، باعث کاهش تاثیرپذیری آنها در مقایسه با سیالات نیوتنی می­شود، به نحوی که بیشترین میزان حساسیت در برابر تغییرات رینلدز در سیال نیوتنی و کمترین میزان، در سیال فوق همرفتی ماکسول که ویژگی های ویسکوالاستیک قوی­تری در معادلات آن، دخالت دارد، مشاهده می­شود.

کلیدواژه ها:

ضربه قوچ ، سیال ویسکوالاستیک ، مدل فوق همرفتی ماکسول ، اولدروید-بی ، روش عددی دو گام زمانی لاکس- فردریشک