مطالعه عددی جریان متلاطم سیال در میکرو کانال های شامل سطوح فوق آب گریز در الگوهای مختلف

پایان نامه
  • وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی شیراز - دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا
  • نویسنده مهسا رضایی
  • استاد راهنما مسعود خراتی کوپایی
  • سال انتشار 1393
چکیده

پیشرفت های اخیر در زمینه ی ابزارهای میکروفلوئیدی و کاربرد عمده ی آن ها باعث شده است، دست یابی به تکنولوژی برای کاهش افت فشار در این وسایل از موارد کاربردی در این زمینه باشد. یکی از راه های موثر برای کاهش افت فشار، جایگزین کردن برخی نواحی سطح میکرو کانال با حفره است. سطح حفره ها بایستی کوچک باشد تا مانع از غلبه ی نیروی ناشی از فشار سیال به نیروی کشش سطحی بین سیال و هوا شود و سیال درون حفره نفوذ نکند. در اینصورت سطح فوق آبگریز ایجاد می شود. سطح آبگریز شامل سطوح جامد و حفره به صورت متوالی است. که در نتیجه تنش برشی روی سطح کم می شود. در این مطالعه، جریان آرام و متلاطم کاملاً توسعه یافته درون میکرو کانال شامل سطح فوق آبگریز با میکرو ساختار منظم و جابجا شده به صورت عددی بررسی شده است. جریان آرام در عدد رینولدز 100 و جریان متلاطم در رینولدزهای تلاطم 395 و 590 بررسی شده است.برای حل شرایط تلاطم از مدل تلاطم استفاده شده است. میکرو کانال در بازه ی عرض مدول نسبی 1≥ ≥w0/01 و جزء کسری حفره 0/9≥f≥0/1 بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش عرض مدول نسبی و جزء کسری حفره سرعت لغزشی افزایش و ضریب اصطکاک کاهش می یابد. با تغییر رژیم جریان مقدار ضریب اصطکاک کاهش می یابد، همچنین افزایش عدد رینولدز تلاطم باعث افزایش سرعت متوسط و در نتیجه باعث کاهش ضریب اصطکاک می شود. با توجه به نتایج میکرو ساختار منظم عملکرد مناسب تری نسبت به میکرو ساختار جابجا شده دارد. در مجموع نتایج نشان می دهد حداکثر کاهش اصطکاک در جریان متلاطم در حدود 93% و در جریان آرام در حدود 85% است.

منابع مشابه

مقایسه اثر کاهش درگ برای ساختارهای مختلف سطوح فوق آب گریز در رژیم جریان آرام و متلاطم

در سال های اخیر، توجه زیادی، روی کاهش درگ جریان گذرنده از سیستم های میکرو مقیاس سیالی معطوف شده است . یک روش پیشنهاد شده، ساختن حفره ها و شیارها در ابعاد میکرو روی دیواره های آب گریز میکروکانال است. اگر اندازه حفره ها به اندازه کافی کوچک باشد و مایع نتواند به درون حفره نفوذ کند سطح مورد نظر، به یک سطح فوق آب گریز تبدیل می شود. در این صورت سطح اولیه، به دو ناحیه تبدیل می شود: یکی ناحیه لغزشی در ...

15 صفحه اول

بررسی عددی جریان جوشش اجباری نانو سیال آب/اکسید آلومینیوم در یک کانال عمودی

امروزه پدیده ی جوشش به واسطه ی افزایش قابل توجهی که در ضرایب انتقال حرارت میدان جریان ایجاد می کند، مورد توجه بسیاری از محققین در حوزه های مختلف از جمله صنایع نفت، پتروشیمی و نیروگاهی می باشد. در این راستا ارتقای پارامترهای میدانی جهت افزایش انتقال حرارت در کنار استفاده از ذرات نانوی معلق در سیال پایه از مسایل مهم دیگر در این زمینه می باشد. در این مقاله، بکمک دینامیک سیالات محاسباتی تاثیر افزود...

متن کامل

مطالعه عددی پارامترهای جریان نیوتنی در کانال با انبساط تدریجی

هدف مطالعه حاضر بررسی مشخصات گردابه¬های ایجاد شده در مجاور دیواره¬های کانال واگرای تدریجی در حالت دو بعدی و با نسبت انبساط 1:3 می باشد. در این تحقیق، جریان آرام سیال نیوتنی در داخل کانال، برای چهار زاویه 30، 45، 60 و 90 درجه مورد بررسی قرار گرفته است. گسسته سازی معادلات حاکم با استفاده از روش احجام محدود صورت گرفته و برای کوپل پارامترهای سرعت و فشار از الگوریتم پیزو بر روی شبکه جابجا شده استفاد...

متن کامل

مطالعه‌ی عددی اثرات اعداد برینکمن بر انتقال حرارت جریان سیال ویسکوالاستیک در کانال با انبساط ناگهانی

در این مقاله، جریان اینرسی و غیر همدمای سیال ویسکوالاستیک در کانال صفحه‌ای متقارن با انبساط ناگهانی 3:1 برای محدوده اعداد برینکمن 0/01≥Br≥20 بررسی شده است. برای مدل سازی رفتار سیال ویسکوالاستیک، از مدل رئولوژیکی و غیرخطی فن تین-تنر استفاده شده است. از روش حجم محدود برای گسسته سازی معادلات حاکم و از الگوریتم پیزو برای حل همزمان این معادلات استفاده شده است. جریان سیال غیر قابل تراکم و دارای خواص ...

متن کامل

مطالعه عددی و آزمایشگاهی فرآیند انتقال حرارت در بستر سیال شامل پودر آلومینا

در این پژوهش فرآیند انتقال حرارت در یک بستر سیال شامل ذراتی متعلق به گروه A طبقه بندی گلدارت مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور یک دستگاه آزمایشگاهی راه اندازی گردید که در آن با ترکیب هوای گرم با پودر آلومینا که متعلق به گروه A طبقه بندی گلدارت است یک رژیم سیالیت حبابی ایجاد گردید و در هر آزمایش با ثابت نگه داشتن دما در مقطع ورودی به بستر، دمای فاز جامد و دمای گاز خروجی در طول زمان اندازه گیری...

متن کامل

بررسی عددی تأثیر مفتول کنترلگر روی مشخصه‌های جریان سیال-گرما حول استوانه دایروی محصور در کانال

در پژوهش حاضر تأثیر حضور مفتول دایروی در مقایسه با استوانه بدون مفتول روی پارامترهای ضریب پسا و انتقال گرما برآورد شده و سپس تأثیر قطر و زاویه قرارگیری مفتول بررسی می­شود. معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی به­همراه شرایط مرزی با روش حجم کنترل حل شده است. برای گسسته‌سازی عبارتهای جابجایی از طرح بالا دست مرتبه دوم و برای پیوند سرعت و فشار الگوریتم PISO به­کار رفته­ است. موقعیت زاویه ای قرارگیری مف...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی شیراز - دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023