بررسی تحلیلی و عددی ناپایداری جریان سیال در محیط متخلخل همراه با ملاحظه ترم فرشهیمر

نویسندگان

1 دکترای مهندسی مکانیک. دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک.دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک دانشکده مهندسی مکانیک.دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

doi
10.22044/jsfm.2018.6172.2465
چکیده

جریان توسعه یافته سیال در کانال پر شده از محیط متخلخل به عنوان یکی از مسائل کلاسیک در زمینه مکانیک سیالات شناخته می شود. مدل دارسی، برینکمن و برینکمن فورشهیمر از مدلهای شناخته شده توصیف چنین جریانی می باشد. معادله دارسی به عنوان پرکاربردترین معادله بر اساس تشریح نیروی اصطکاکی بین سیال و شبکه جامد متخلخل شکل گرفته است. در معادله برینکمن، ترم ویسکوزیته مشابه ترم لاپلاسین در معادله ناویر استوکس به معادله دارسی اضافه می شود و در نهایت ترم فورشهیمر یک ترم دراگ درجه دوم ناشی از تاثیر جامد بر سیال را بیان می کند. در این مقاله ضمن ارائه یک تحلیل مجانبی برای ناپایداری خطی سیال در اعداد موج کوچک، با معرفی مجموعه توابع متعامد ویژه مسأله، مقادیر رینولدز و سرعت موج بحرانی به ازاء مقادیر مختلف عدد دارسی، همچنین تاثیر ضریب فورشهیمر بر این مقادیر ارائه شده اند. مقایسه نتایج با نتایج سایر متخصصین بیانگر دقت مناسب و کارایی روش ارائه شده است.