شبیه‌سازی عددی جریان جابجایی اجباری آرام همراه با آنالیز تولید انتروپی در یک کانال دارای دو انبساط ناگهانی - روش انسداد کردن

در تحقیق حاضر، شبیه ‌سازی عددی جریان جابجایی اجباری آرام همراه با آنالیز تولید انتروپی، در یک کانال دو بعدی و دارای دو انبساط ناگهانی مورد مطالعه قرار می‌گیرند. این دو انبساط، توسط چهار پله‌ شیب‌دار پسرو ایجاد شده و باعث به وجود آمدن جدایش جریان و نواحی گردابه‌ای می‌شوند. نواحی گردابه‌ای ایجاد شده در کانال نیز، بطور قابل توجه‌ای بر نرخ انتقال حرارت و میزان بازگشت ناپذیری جریان تأثیر می‌گذارند. اندازه زاویه شیب پله‌ها، یکی از مهم‌ترین پارامترهای مؤثر بر کنترل نواحی گردابه‌ای، نرخ انتقال حرارت و میزان بازگشت ناپذیری جریان است. در این مطالعه، بعد از محاسبه میدان‌های سرعت و دما، به بررسی اثرات شیب پله بر نواحی جدایش جریان، ضریب اصطکاک، عدد ناسلت، عدد تولید انتروپی و عدد بژان پرداخته می‌شود. برای محاسبه میدان‌های سرعت و دما، معادلات حاکم شامل معادلات بقای جرم، ممنتوم و انرژی برای جریان تراکم ناپذیر و پایا با استفاده از روش‌های حجم محدود و تکنیک‌های دینامیک سیالات محاسباتی حل می‌شوند. برای شبیه‌سازی سطوح شیب‌دار پله‌های پسرو در مختصات کارتزین، از روش انسداد کردن (روش ناحیه غیر فعال)، استفاده می‌شود. همچنین، با استفاده از روابط مربوط به آنالیز قانون دوم ترمودینامیک، به محاسبه‌ی تولید انتروپی و میزان بازگشت ‌ناپذیری جریان سیال پرداخته می‌شود. در نهایت، تأثیر عدد بریکمن بر عدد تولید انتروپی و عدد بژان به‌صورت نموداری بررسی می‌شود.