آنالیز میدان جریان جت مایع آرام به سه روش تجربی، تحلیلی و شبیه سازی عددی

جریان آرام مفهومی در دینامیک سیالات است که حرکت صاف و منظم یک سیال (مایع یا گاز) را توصیف می کند. در جریان آرام، ذرات سیال در لایه های موازی قابل پیش بینی با حداقل اختلاط بین لایه ها حرکت می کنند. جت مایع آرام در برشکاری، مبدل های حرارتی، پوشش دهی، داروسازی، صنعت چاپ و لیتوگرافی، سیستم های تزریق سوخت مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله در ابتدا رابطه حاکم بر یک جت مایع آرام که از روزنه دایره ای شکل تحت گرانش سقوط می کند به کمک رابطه برنولی بسط داده شده است و شعاع جت مایع آرام برحسب ارتفاع به دست آمد. سپس تجزیه و تحلیل عددی این رخداد با در نظر گرفتن سرعت ورودی و فشار اولیه برابر اتمسفر و تعداد ۲۷۲۲ گره و ۲۵۸۸ المان انجام شد. شکل مقطع جریان در نرم افزار انسیس فلوئنت به دست آمد. مقدار شعاع با انتقال به نرم افزار سالیدوورکس در ارتفاع ۲۰ سانتی متر تخمین زده شد و در نهایت آزمایش تجربی آن با اندازه گیری شعاع آب خروجی از یک شیر آب در ارتفاع ۲۰ سانتی متری اندازه گیری گردید. مطابق نتایج به دست آمده اختلاف شعاع جت مایع آرام در حل عددی و حل تحلیلی ۰/۳۲ میلی متر و حل تحلیلی و انجام تست ۰/۲۶ میلی متر بود. همچنین مشاهده شد که نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی ۰/۰۶ میلی متر با هم تفاوت دارند. این اختلافات می تواند در روش تجربی به دلیل نوع شبکه بندی دهانه خروجی شیرآب و خطای اندازه گیری، در روش تحلیلی به دلیل در نظر نگرفتن ترم های دوم و سوم و روش عددی به دلیل خطای شبیه سازی باشد.

کلیدواژه ها:

جت مایع آرام ، معادله برنولی ، تابع شکل جت ، شبیه سازی عددی ، اندازه گیری تجربی