پیش‌بینی ضریب دراگ برای حباب در حال صعود در یک سیال غیر نیوتونی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی جندی شاپور، دزفول، ایـران

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی جندی شاپور، دزفول، ایران

3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی جندی شاپور، دزفول، ایران

4 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی جندی شاپور، دزفول، ایران

doi
10.22060/mej.2019.14927.5977
چکیده

در مطالعه‌ی حاضر به صورت آزمایشگاهی ضریب دراگ حباب تک در حال صعود در سیال غیرنیوتونی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور محلول پلی آکریل آمید با غلظت‌های مختلف انتخاب شد. این محلول سیال غیرنیوتونی با خاصیت ویسکوالاستیک است. آزمایشات با قطر نازل‌های مختلف، برای حباب‌های گازی هوا، اکسیژن و دی‌اکسیدکربن و در دبی‌های تزریق مختلف انجام شده است. از این رو نتایج نسبت به مطالعات گذشته جامعیت بیشتری دارد. مقایسه‌ی بین نتایج به دست آمده با سایر معادلات نشان داد که هیچکدام از این روابط نمی‌توانند ضریب دراگ حباب در حال صعود درون سیال غیرنیوتونی با خاصیت ویسکوالاستیک را به خوبی پیش‌بینی کنند. از این رو به کمک تحلیل ابعادی، دو رابطه‌ی جدید برای پیش‌بینی ضریب دراگ برحسب اعداد بدون بعد رینولدز، ارشمیدس و اتوس ارائه شد. معادله‌ی اول که مستقیما از آنالیز ابعادی به دست آمده است نسبت به معادله‌ی دوم ساده‌تر بوده و متوسط درصد خطای پیش‌بینی آن 26 / 3 % است. این درحالی است که متوسط خطای پیش‌بینی معادله‌ی ارائه‌ی دوم که از لحاظ فرمولاسیون پیچیده‌تر می‌باشد در حدود 7/ 1 % به دست آمده است. علاوه بر آن معادلات جدیدی برای پیش بینی سرعت حد و همچنین بررسی رفتار حباب در حال صعود در سیال غیرنیوتونی ویسکوالاستیک ارائه شده است.