تحلیل فشار، سرعت و ارتعاش القاء شده توسط سیال داغ، در مبدل های حرارتی حلقوی هم مرکز با مرز نوسانی در جریان های مغشوش

یکی از هندسه های شناخته شده و کاربردی در زمینه ارتعاشات القایی توسط سیال، جریان در مسیر حلقوی است. در حالت کلی این امکان وجود دارد که بر اثر یک عامل خارجی و یا حتی یک ناپایداری ناگهانی در جریان سیال، دیواره یکی از لوله ها از وضعیت تعادل خود خارج شود، به گونه ای که دیگر مجموعه لوله ها هم مرکز نخواهند بود. در این مسئله تنها لوله خارجی قابلیت ارتعاش دارد و لوله داخلی ثابت شده است. هدف اصلی در این پروژه بررسی نحوه تغییر فشار محوری و سرعت محیطی سیال جاری در مسیر حلقوی و چگونگی پایداری لوله خارجی پس از خروج از حالت تعادل است. در این مطالعه نرم افزاری اثر پارامترها و متغیرهای مختلف و قابل کنترل مسئله بر کمیت های جریان یعنی فشار ناپایدار محوری و سرعت محیطی به کمک شبیه سازی هایی که در نرم افزار ansys-cfx صورت گرفته اند، بررسی می شود؛ روند پایداری لوله خارجی از دیگر مواردی است که تابع پارامترهای هندسی و فیزیکی مسئله است و در این پژوهش مورد بررسی قرار می گیرد. سرعت محوری سیال، اندازه شعاع هر یک از لوله ها، فاصله بین دو لوله، فرکانس طبیعی لوله بیرونی و دمای سیال جاری در مسیر حلقوی از جمله پارامترهای موثر در مسئله می باشند که تأثیر آنها بر کمیت های فیزیکی جریان بررسی می شود. تمام مطالعات و شبیه سازی های اشاره شده فوق برای چهار جریان آشفته با رینولدزهای 4000، 8000، 10000 و 16000 صورت می گیرد. شبیه سازی ها نشان می دهند که با افزایش سرعت محوری میانگین جریان و در نتیجه افزایش عدد رینولدز، دامنه فشار ناپایدار سیال و سرعت محیطی آن و همچنین دامنه ارتعاش استوانه بیرونی کاهش می یابد. افزایش فرکانس طبیعی استوانه متحرک باعث افزایش دامنه فشار ناپایدار و سرعت محیطی و بزرگتر شدن دامنه حرکت نوسانی می شود. با کاهش شعاع استوانه های تشکیل دهنده مسیر حلقوی، دامنه فشار ناپایدار و سرعت محیطی کاهش می یابد اما استوانه بیرونی با دامنه بزرگتری ارتعاش می کند. یکی از کاربردهای نتایج فوق در مبدل های حرارتی حلقوی می باشد.