تحلیل عددی ناپایداری بحرانی جریان تیلور - کوئت
- سال انتشار: 1388
- محل انتشار: دوازدهمین کنفرانس دینامیک شاره ها
- کد COI اختصاصی: CFD12_046
- زبان مقاله: فارسی
- تعداد مشاهده: 2583
نویسندگان
استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان
دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان
دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
یکی از مسائل کلاسیک در پایداری هیدرودینامیک جریان میان دو استوانه هم مرکز است، که به عنوان جریان تیلور – کوئت شناخته می شود. اگر استوانه داخلی با سرعت ثابتی دوران کند یک سرعت زاویه ای بحرانی برای استوانه داخلی وجود دارد که در سرعت زاویه ای کوچکتر از این مقدار جریان بین دو استوانه برشی است )جریان کوئت( .اما با افزایش سرعت زاویه های گردابه ایی سه بعدی ایجاد می شود که به گردابه های تیلور مشهور است. تیلور اولین کسی بود که در تطابق تئوری ناپایداری جریان میان دو استوانه با نتایج تجربی موفق بود تعریف مسئله به این صورت است که استوانه داخلی با سرعت زاویه ای ثابت می چرخد و استوانه خارجی ساکن ا ست و از دیواره های کناری در فضای بین دو استوانه جریانی وارد یا خارج نمی شود. مساله برای سیا ل هایی با ویسکوزیته متفاوت تحلیل شده است هر چند که نتایج به صورت اعداد بی بعد ذکر شده اند. برای طول استوانه نیز چند مقدار متفاوت اختیار شده است . همچنین اثر نسبت شعاع بر ناپایداری بررسی شده است . معادلات پیوستگی و مومنتوم در حالت آرام و به روش عددی حجم محدود حل شده است و شبکۀ حل پس از بررسی استقلال نتایج از شبکه بندی انتخاب شده است. برای تایید و تصدیق مد لسازی عددی، نتایج، با توجه به دو معیار ناپایداری تیلور کوئت و گرادیان انرژی با نتایج تجربی و تحلیلی مقایسه شده است. در معیار ناپایداری تیلور کوئت عدد تیلور – (Ta) که دهنده نسبت نیروی حاصل از لزجت به نیروی گریز از مرکز است - و در معیار گرادیان انرژی، ثابت گرادیان انرژی - (k) که برابر نسبت گرادیان انرژی در راستای عمود بر جریان به افت انرژی در طول جریان است- به عنوان اعداد موثر در شناخت شروع ناپایداری تعریف می شوند. از مشاهده خطوط جریان و بردارهای سرعت در صفحه طولی و در سرعت زاو یه ایی بزرگتر از سرعت زاویه ای بحرانی، مشخص می شود که جهت چرخش گردابه های مجاور عکس یکدیگر می باشد همچنین در دو انتهای استوانه اندازه گردابه ها بزرگتر از سایر گردابه ها در طول فضای میان دو استوانه می باشد. با افزایش طول استوانه مقدار سرعت زاویه ای بحرانی تفاوت بسیاری نمی کند و تنها تفاوت میان دو طول مختلف تعداد گردابه های تشکیل شده در فضای میان دو استوانه میباشد. افزایش لزجت روی تعداد گردابه ها در نقطه بحرانی ناپایداری موثر نبوده و تعداد گردابه ها تنها به هندسه جریان و نسبت شعاع ها بستگی دارد. نمودار تنش برشی بر حسب شعاع در صفحه عمود بر محو ر دوران در یک مقطع خاص نشان میدهد که در فاصله میان دو استوانه، تنش برشی مقداری ناچیز و نزدیک به صفر دارد و در نزدیکی دیوار ه های دو استوانه مقدار آن ماکزیمم می شود. به طور کلی با افزایش نسبت شعاع، عدد تیلور بحرانی رو به افزایش می گذارد اما این نتیجه برای نسبت شعاع های کوچکتر از 0,15 صدق نمی کند. برعکس هنگامی که معیار ناپایداری بر اساس عدد K بیان شود نمودار عدد K بحرانی بر حسب نسبت شعاع اکیدا نزولی خواهد بود.کلیدواژه ها
ناپایداری جریان، جریان تیلور- کوئت، شبیه سازی عددی، استوانه های هم محورمقالات مرتبط جدید
- چالش های آموزش فیزیک و افت تحصیلی در شرایط کرونا
- نقش شایستگی های کلیدی درآموزش فیزیک - یاددهی و یاد گیری
- نظریات نورشناسی در یونان باستان
- ایجاد فایل های چند رسانه ای با استفاده از رمزینه برای فصل برهم کنش های موج فیزیک پایه دوازدهم
- طراحی و ساخت سامانه مکانیابی و سرعت سنجی اهداف متحرک با استفاده از شبکه حسگرهای داپلر
اطلاعات بیشتر در مورد COI
COI مخفف عبارت CIVILICA Object Identifier به معنی شناسه سیویلیکا برای اسناد است. COI کدی است که مطابق محل انتشار، به مقالات کنفرانسها و ژورنالهای داخل کشور به هنگام نمایه سازی بر روی پایگاه استنادی سیویلیکا اختصاص می یابد.
کد COI به مفهوم کد ملی اسناد نمایه شده در سیویلیکا است و کدی یکتا و ثابت است و به همین دلیل همواره قابلیت استناد و پیگیری دارد.