مطالعه عددی تأثیر نیروهای کوریولیس بر تنش های رینولدز و توزیع سرعت و فشار در یک کانال مستطیلی uشکل چرخان در یک جریان آشفته کاملا توسعه یافته

اثر نیروی کوریولیس در بسیاری از کاربردهای صنعتی در مکانیک سیالات دارای اهمیت ویژه ای می باشد، با وجود مطالعات گسترده در این زمینه، اهمیت و پیچیدگی این نوع جریان مطالعات بیشتری را می طلبد. از همین رو در این پایان نامه جریان آشفته ی در حال توسعه و کاملا توسعه یافته در کانال (حالت دوبعدی) و مجرای (حالت سه بعدی) مستقیم و uشکل برای حالت هایی که هندسه جریان ساکن است و یا با سرعت دورانی مشخص حول محور عمود بر مسیر جریان دوران می کند، بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای مدل سازی عددی از مدل آشفتگی تنش رینولدز (rsm) استفاده شده است. این مطالعه در اعداد رینولدز 20000 و 40000 و اعدادچرخش 0 تا 2/0 صورت گرفته است. در ضمن جریان کاملا توسعه یافته با استفاده از شرایط مرزی تناوبی بدست آمده است. هدف این مطالعه بررسی تأثیر عدد رینولدز و چرخش بر پارامترهای فیزیکی و آشفتگی جریان می باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که در کانال دوبعدی طول ورودی در عدد رینولدز ثابت، با افزایش عدد چرخش از 0 به 1/0 افزایش یافته و از 1/0 به 2/0 کاهش می یابد. در عدد رینولدز 20000 و عدد چرخش 2/0 طول ورودی از حالت ساکن نیز کمتر می باشد. در مجرای مستقیم چرخان با افزایش عدد چرخش، از 1/0 به 2/0 پارامترهای آشفتگی جریان در نیمه ی عرضی مجرا در نزدیکی دیواره مکش به شدت کاهش یافته اند. پارامترهای آشفتگی در دو حالت مجرای چرخان با نسبت منظر 11 و کانال دوبعدی چرخان بسیار به هم نزدیک هستند، اما با نتایج مجرای چرخان با نسبت منظر 3 کاملا متفاوت می باشند. در مجرای چرخان خطوط همتراز تمامی پارامترهای جریان تحت تأثیر حضور 5 جفت توده ی دوار سمت دیواره فشار قرار گرفته اند؛ و با حضور این توده های دوار، جریان به توسعه یافتگی کامل رسیده است. عدد رینولدز و چرخش و همچنین نسبت منظر مجرا بر فیزیک این توده های دوار تأثیرگذربوده اند. در کانال چرخان با هندسه ی بیضوی در محل خم، اندازه ی سرعت و طول حباب جدایش، در محل خم و در امتداد گذرگاه خروجی کانال کاهش یافته است. در میانه ی محل خم مجرای uشکل، وجود جریان برگشتی در نزدیکی دیواره خارجی نیز مشخص شده است. در نتیجه در مجراهای با نسبت منظر پایین و عدد چرخش بالا، جریان کاملا تحت تأثیر جریان های ثانویه نزدیک دیواره بالایی قرار می گیرد.