شبیه سازی یک بعدی ضربه قوچ در سیالات غیرنیوتنی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، دزفول، ایران

2 استادیار گروه عمران دانشگاه صنعتی جندی‌شاپور دزفول،خوزستان

3 سازمان آب و برق خوزستان/ایران

doi
10.22060/ceej.2018.14682.5719
چکیده

برخلاف مطالعه‌های گذشته در جریان های غیرماندگار سیالات غیر نیوتنی که از مدل‌های پیچیده دو بعدی جهت محاسبه گرادیان سرعت استفاده شده است، در این تحقیق مدل‌های یک بعدی جهت محاسبه افت غیرماندگار به کار گرفته شده است که امکان پیاده‌سازی سریع تر و سرعت اجرایی بالاتری دارند. هدف اصلی این تحقیق بررسی پدیده ضربه قوچ در سیالات غیرنیوتنی از نوع توانی law Power ) ) با استفاده از مدل های برونون و زیلک می باشد. جهت محاسبه تنش برشی در رابطه مومنتم از مدل زیلک و برونون و به منظور حل معادلات از روش خطوط مشخصه ها جهت حل سیالات غیرنیوتنی استفاده شده است. مدل برونون بر این اساس حاکم است که تنش برشی دیواره به دلیل تغییر شتاب، متناسب با شتاب سیال تغییر می‌کند. روش زیلک برای محاسبه ضریب اصطکاک غیر ماندگار، مدلی بر اساس انتگرال کانولوشن که به صورت تحلیلی هست را ارائه می‌دهد. برای بدست آوردن گرادیان سرعت سیال توانی در مدل زیلک، از گرادیان سرعت در حالت ماندگار استفاده شده است. در انتها برای حصول اطمینان از صحت آلگوریتم حل، نتایج عددی با نتایج مقالات دیگر مقایسه شده‌اند. نتایج حاصل از مدل‌سازی سیال غیرنیوتنی نشان دهنده تغییراتی قابل توجه در مقادیر فشار می‌باشند. فرمول‌های ارائه شده مشابه مدل‌های دو بعدی می‌توانند این تغییرات را شبیه‌سازی کنند. مطابق انتظار در شرایط جریان ماندگار یکسان، مقدار بیشترین خطا در فشار حداکثر در محل شیر حدود یک درصد نسبت به حالت دو بعدی می‌باشد که با کاهش لزجت سیال مقدار این خطا نزدیک به صفر می‌شود.