مطالعه عددی تاثیر نانوذرات بر اصطکاک پوسته ای در یک سیستم تیلور-کوئت قائم

در این تحقیق به بررسی تاثیر نانوذرات بر اصطکاک پوسته ای در یک سیستم تیلور-کوئت عمودی به صورت عددی پرداخته شده است. مدلی که در این مسئله در نظر گرفته شده، متشکل از دو استوانه عمودی هم مرکز است که استوانه داخلی چرخان و استوانه خارجی ثابت می باشد. معادلات حاکم بر جریان بر اساس روش عددی حجم محدود و با استفاده از طرح گسسته سازی بالادست مرتبه دوم حل شده است. سیالات مورد بررسی در کار حاضر شامل روغن های روانساز موتورهای احتراق داخلی 30-w5، 40w-10 و 50-w20 به صورت خالص و همچنین به عنوان سیال پایه در سوسپانسیون های حاوی ذرات نانوی الماس ، دی سولفید تنگستن و دی سولفید مولیبدن می باشد. جریان به صورت تک فاز فرض شده است. با تغییر درصد حجمی نانوذرات به بررسی تاثیر این ذرات بر میزان ضریب اصطکاک پوسته ای در غلظت های مختلف پرداخته شده است. همچنین با تغییر سرعت دورانی استوانه داخلی، تاثیر نانوذرات بر ضریب اصطکاک پوسته ای در رینولدز های مختلف مربوط به محدوده جریان آرام و آشفته بررسی شده است. به طور خلاصه می توان بیان کرد که در رینولدز های محدوده آرام، افزودن نانوذرات ذکر شده به روغن های مذکور تاثیر محسوسی بر کاهش ضریب اصطکاک پوسته ای، نسبت به روغن خالص ندارد. این در حالی است که در رینولدزهای محدوده آشفته، افزودن نانوذرات باعث کاهش ضریب اصطکاک پوسته ای می شود. بیشترین میزان کاهش ضریب اصطکاک پوسته ای مربوط به نانوذرات دی سولفید تنگستن نسبت به روغن پایه 30w-5 است که حدود 13.8درصد می باشد و کمترین تاثیر مربوط به نانوذرات الماس می باشد که نزدیک به صفر می باشد.