شبیه سازی عددی انبساط جریان آشفته در یک کانال پله ای با مکش و تزریق جهت کنترل جریان
چکیده
جدایش جریان و جریان بازگشتی به دلیل تغییرات ناگهانی در هندسه جریان در بسیاری از کاربردهای مهندسی رخ می دهد و میزان زیادی از جریان سیال کم انرژی و پر انرژی در ناحیه بازگشتی با هم دیگر آمیخته می شوند. در نتیجه، این پدیده ها تاثیر بسیار زیادی را بر روی انتقال حرارت از این وسایل می گذارند. در چنین هندسه هایی، اندازه ناحیه جریان بازگشتی مشخص کننده ویژگیهای کلی مانند انتقال حرارت و جریان سیال است. هدف از انجام این تحقیق شبیه سازی عددی جریان آشفته سیال در یک کانال با پله قائم پیشرو و کنترل لایه مرزی با دمش/مکش در پای پله است. برای شبکه بندی هندسه از نرم افزار گمبیت و برای شبیه سازی عددی از نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. در این تحقیق معادلات دو بعدی پیوستگی، ممنتوم و انرژی برای جریان سیال تراکم ناپذیر و درحالت پایا توسط روش حجم محدود با استفاده از الگوریتم سیمپل حل می شوند. عدد رینولدز جریان در محدوده جریان آشفته است. همچنین برای صحت سنجی، نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی اوربا و همکاران مقایسه شده است. برای بررسی تاثیر مقدار شدت دمش و مکش، از پارامتر بدون بعد ضریب جریان c_q استفاده شده و نتایج نشان داد دمش و مکش هر کدام با فیزیک جریانی متفاوت در پای پله باعث کوتاه تر شدن طول ناحیه جدایش می شوند. همچنین برای بررسی اثربخشی خنک کاری، از سیال با دمای پایین تر از سیال اولیه در پایه پله استفاده شد. در نهایت با بررسی نحوه انتقال ممنتوم و انتقال حرارت بین دو سیال داغ و خنک، میزان تاثیر نسبت دمش بر اثربخشی خنک کاری لایه ای مورد بررسی دقیق قرار گرفت.