شبیه سازی عددی جریان سطحی مایع درون مخزن تحت تحریک خارجی

امروزه یکی از راه های متداول جهت حمل و نقل سیالات، مواد سوختی و پتروشیمی استفاده از مخازن صلب و با هندسه های مختلف می باشد. اثر سطح آزاد در مخازن حمل نفت خام و محصولات پتروشیمی در حمل و نقل دریایی موجب می شود تا بخشی از سیال مایع تحت تاثیر نیری بیرونی جابه جا شده که به عنوان پدیده اسلاشینگ شناخته می شود. در اثر این پدیده سطح مایع درون مخزن تحت تاثیر تحریکات بیرونی دچار جریان موج گونه ای می شود که بحش یاز طول مخزن را طی کرده، به بدنه جانبی برخورد می کند و در نتیجه احتمال آسیب دیدگی به مخزن را افزایش می دهد. بنابراین بررسی و شناخت عوامل اثرگذار بر پیدایش و تشدید چنین جریانی کمک می کند تا آسیب ناشی از این پدیده به حداقل برسد. در پژوهش حاضر، مخزنی به صورت دو بعدی جهت حمل سیال شبیه سازی شده و رژیم جریان آشفته در نظر گرفته شده است. همچنین، اثر تحریکات بیرونی به صورت سرعت نوسانی خطی دیواره جانبی آن در نظر گرفته شد. بر روی جریان سیال یک صفحه جاذب به عنوان دمپر قرار گرفته و تاثیر وجود صفحه بر ارتفاع موج های ایجادی در پدیده اسلاشینگ مورد بررسی قرار گرفت واثرات پدیده اسلاشینگ برای دو جنس سیال آب و گازوئیل بررسی و مقایسه شد. نتایج بدست آمده نشان م یدهد که قرار دادن صفحه جاذب به صورت یک جسم صلب و شناور بر روی سطح سیال نه تنها باعث کاهش ارتفاع موج در مخزن نشده بلکه آن را افزایش می دهد. همچنین، با کاهش چگالی صفحه جاذب شدت پدیده اسلاشینگ و ارتفاع امواج نیز به میزان اندکی کاهش می یابد. از طرفی با مقایسه ارتفاع موج در دو سیال آب و گازوئیل مشخص شد که در سیالات با چگالی کمتر (گازوئیل) ارتفاع موج ایجاد شده بزرگتر و در نتیجه اسلاشینگ شدیدتر خواهد بود. یکی از پارامترهای مهم در تحلیل جریان درون مخزن و پدیده اسلاشینگ نیروی لیفت وارد بر دیواره مخزن می باشد. نتایج بدست آمده در تحقیق حاضر نشان داد که با افزایش دانسیته صفحه جاذب و سرعت نوسانی خطی دیواره، نیروی لیفت وارد بر مخزن نیز افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

مخزن صلب ، اسلاشینگ ، جریان آشفته ، صفه جاذب ، نیروی لیفت