حل انتگرالی لایه مرزی سیال توانی روی استوانه با لحاظ خواص متغیر و اتلاف لزجت

در سال های اخیر، تحلیل جریان سیالات غیرنیوتنی در هندسه های منحنی، به دلیل کاربردهای گسترده در سیستم های خنک کاری زیستی (مانند کاتترهای درون عروقی) اهمیت ویژه ای یافته است. در این پژوهش، حل معادلات لایه مرزی هیدرودینامیکی و حرارتی برای جریان پایدار یک سیال غیرنیوتنی مدل توانی روی یک استوانه دایری ارائه شده است. برخلاف مطالعات پیشین که خواص سیال را ثابت فرض می کردند، در این مطالعه اثرات تغییر لزجت با دما و همچنین ترم اتلاف لزجت در سیالات پلیمری و خون حائز اهمیت است، به طور همزمان در نظر گرفته شده است. برای حل معادلات حاکم، از روش انتگرالی فون-کارمن با پروفیل های سرعتی و دمایی چندجمله ای مرتبه چهارم استفاده شده که منجر به یک دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی کوپل شده می گردد. سیال عامل، محلول CMC با رفتار رقیق شونده برشی در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از مدل پیشنهادی در حالت حدی صفحه تخت، با حل دقیق تشابهی مقایسه شد که تطابق بسیار خوبی با خطای کمتر از ۵ درصد را نشان می دهد. یافته ها بیانگر آن است که نادیده گرفتن وابستگی دمایی لزجت در هندسه استوانه، می تواند منجر به خطای قابل توجهی در تخمین ضریب اصطکاک پوستی و عدد ناسلت گردد. روش توسعه یافته ابزاری کارآمد برای طراحی سریع مبدل های حرارتی با سیالات غیرنیوتنی فراهم می کند.

کلیدواژه ها:

سیال غیرنیوتنی توانی ، لایه مرزی ، روش حل انتگرالی ، اتلاف لزجت ، خواص متغیر ، استوانه دایروی