مطالعه ناحیه ورودی هیدرودینامیکی و حرارتی جریان آرام سیال روغن با خواص فیزیکی متغیر در لوله های هلیکان

مسئله جریان و انتقال حرارت آرام در مجراهای انحنادار به بروز جریان ثانویه که ناشی از وجود و تاثیر نیروهای سانتریفوژ هستند، پیچیدگی خاصی دارد که حتی در حالت کاملا توسعه یافته مسئله به صورت سه بعدی در می آید. در این نوع مجراها پروفیل سرعت از حالت تقارن به گونه ای که در لوله های مستقیم دارد، خارج شده و نقطه ماکزیمم سرعت به سمت جداره بیرونی مجرای انحنادار رانده می شود. پروفیل دما نیز تحت تاثیر آن تقارن خود را از دست می دهد. در این مطالعه ناحیه ورودی لوله های هلیکال با گام و شعاع انحنای ثابت مورد بررسی قرار گرفته است . تا بحال این ناحیه در لوله های مزبور، بصورت نسبتا پراکنده و با فرضهای ساده کننده بسیاری که در اکثر مواقع ناقض مسئله است ، بررسی شده است . در مقاله حاضر، فرمولبندی مسئله با استفاده از یک روش جدید بکار بردن مختصات body fitted انجام شده و معادلات کاملا بیضوی حاکم بر جریان و انتقال حرارت استخراج شده اند. از طرف دیگر، بیان معادلات در فرم تانسوری حجم آنها را نسبت به روشهای معمول کمتر و در نتیجه کنترل ترمهای مختلف و احاطه بر آن را ساده تر نموده است . برای حل از روش عددی حجم محدود استفاده شده است . در تولید شبکه نیز المانهای حجم حول محور لوله استوانه ای و بقیه المانها بصورت المانهای قطاعی شش وجهی منظور شده اند. استوانه ای در نظر گرفتن المانهای حجم حول محور لوله، مشکلات مربوط به درون یابی متعدد برای بدست آوردن مقادیر متغیرها بر روی محور را بخصوص در مسائلی که پروفیل های نامتقارن دارند-نظیر این مسئله-رفع می کند. در این مقاله از شبکه نامتحول استفاده و برای اجتناب از وقوع میدان های فشار و سرعت متناوب غیر فیزیکی، از روش های درونیابی ممنتم برای محاسبه سرعت روی وجوه المانها استفاده شده است . همچنین آلگوریتم simple برای کوپلینگ سرعت و فشار در معادلات ممتنم بکار برده شده است .