پژوهش آب ایران

پژوهش آب ایران

شبیه‌سازی و بررسی عوامل مؤثر بر رفتار جریان در لوله‌ای با دیواره متخلخل

نویسندگان
1 - دانشجوی دکترای رشته مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد
2 گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد
3 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد.
4 گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد.
چکیده
محیط متخلخل از خلل و فرجی تشکیل شده است که می‌توانند مانند فیلتر در فرآیند جداسازی مواد عمل کنند. شبیه‌سازی رفتار جریان در محیط متخلخل موجب درک بهتری از فرآیند فیلتراسیون می‌شود. بنابراین هدف این پژوهش، بررسی عوامل مؤثر بر جریان عبوری سیال از لولهای با دیواره متخلخل است. شبیه‌سازی این لوله متخلخل به صورت عددی با روش دینامیک سیال محاسباتی در نرم‌افزار Ansys Fluent انجام شده است. برای تحلیل نتایج از معادلات کوپل شده ناویر استوکس و دارسی در لوله متخلخل استفاده شد. نتایج نشان داد که عدد رینولدز تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد جریان در لوله متخلخل دارد. زمانی که عدد رینولدز مرتبط با تراوش سیال از دیواره متخلخل برابر با صفر بود، پروفیل سرعت جریان عبوری از لوله در شبیه‌سازی و داده‌های حاصل از منبع علمی دیگر تطابق خوبی داشتند. همچنین، در عدد رینولدز 1/0، اختلاف بین دو حالت تنها 03/0 درصد بود که نشان‌دهنده دقت بالای شبیه‌سازی و اعتبارسنجی مناسب نتایج است. همچنین بررسی اثر ضخامت‌های مختلف دیواره لوله، تخلخل و طول لوله بر پروفیل سرعت نشان داد ضخامت دیواره لوله و اعمال تخلخل‌های مختلف از 2/0 تا 8/0 برخلاف عدد رینولدز اثر معنی‌داری بر رفتار جریان سیال از لوله ندارد و با اعمال طول‌های مختلف لوله از 6/0 تا 4/2 متر مشخص شد با افزایش طول لوله اختلاف سرعت جریان بین نواحی نزدیک به دیواره و محور لوله کاهش یافته و در مجموع، سرعت جریان کاهش می‌یابد. در لوله‌ با دیواره نفوذناپذیر، کاهش سرعت در نزدیکی دیواره بیشتر است، در حالی که در لوله با دیواره متخلخل، جریان تراوشی از دیواره باعث ایجاد نیروی جبرانی شده و از افت شدید سرعت جلوگیری می‌کند .همچنین، برخلاف عدد رینولدز، ضخامت‌های مختلف دیواره لوله بر پروفیل سرعت و رفتار جریان سیال، تأثیر قابل‌توجهی ندارد.
کلیدواژه‌ها

  • تاریخ دریافت 23 آذر 1403
  • تاریخ پذیرش 11 اسفند 1403
  • تاریخ انتشار 20 اسفند 1403