مدل سازی عددی جریان آرام و انتقال حرارت سیال ویسکوالاستیک در یک کانال مستطیلی به همراه اثرات ناحیه ورودی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

در تحقیق حاضر، با استفاده از معادله متشکله گزیکس به مدل سازی سه بعدی جریان و انتقال حرارت سیال ویسکوالاستیک در حال توسعه در کانال های مستطیلی پرداخته شده است. اکثر تحقیقات انجام شده در این زمینه، معطوف به ناحیه توسعه یافته جریان می باشد که با توجه به فقدان تحقیقی جامع در زمینه جریان سیالات ویسکوالاستیک در حال توسعه، این تحقیق ضروری به نظر می رسد. معادلات حاکم بر مسئله معادلات بقا و همچنین معادله متشکله گزیکس در حالت دائم می باشند که با استفاده از روش تفاضل محدود، گسسته سازی شده و با استفاده از روشهای شبکه جابجا شده و فشرده سازی مصنوعی مورد تحلیل قرار گرفته اند. با استفاده از معادله متشکله مورد استفاده که در آن اختلاف تنش نرمال دوم غیر صفر می باشد، جریان های ثانویه در مقاطع عرضی کانال تشکیل شده و قادر به مدل سازی می باشد. از دیگر مزیت های این تحقیق فرض برخی از خواص سیال به صورت تابعی از دما می باشد. زیرا با توجه به اینکه گروه غالبی از سیالات ویسکوالاستیک، مذاب های پلیمری می باشند و در این حالت تفاوت دمای زیادی مشاهده می شود و از طرفی با توجه به حساسیت برخی خواص مواد ویسکوالاستیک به دما، در حل معادله انرژی این فرضیه ضروری به نظر می رسد. نتایج بدست آمده در ناحیه توسعه یافته از هماهنگی خوبی با دیگر نتایج گزارش شده در این زمینه برخوردار می باشد.

کلیدواژه‌ها


 [1] Gao SX, Hartnett JP (1996), Heat transfer behavior of reiner-rivlin fluids in rectangular ducts, Int. J. Heat Mass Transfer 39: 1317–1324.

 [2] Syrjälä S (1998), Laminar flow of viscoelastic fluids in rectangular ducts with heat transfer, Int. Commun. Heat Mass Transfer 25: 191–204.

 [3] Giesekus H (1965), Sekundärströmungen in viskoelastischen Flüssigkeiten bei stationärer und periodischer Bewegung, Rheol. Acta 4: 85–101.

 [4] Debbaut B, Avalosse T, Dooley J, Hughes K (1997), On the development of secondary motions in straight channels induced by the second normal stress difference: experiments and simulations, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 69: 255–271.

 [5] Debbaut B, Dooley J (1999), Secondary motions in straight and tapered channels: Experiments and three dimensional finite element simulation with a multimode differential viscoelastic model, J. Rheol. 43: 1525–1545.

 [6] Yue P, Dooley J, Feng JJ (2007), A general criterion for viscoelastic secondary flow in pipes of noncircular cross section, J. Rheol. 52(1): 315–332.

 [7] Boutabaa M, Helin L, Mompean G, Thais L (2009), Numerical study of Dean vortices in developing Newtonian and viscoelastic flows through a curved duct of square cross-section, J. Comptes Rendus Mechanique. 337: 40–47.

 [8] Tanoue S, Naganawa T and Iemoto Y (2006), Quasi-three-dimensional simulation of viscoelastic flow through a straight channel with a square cross section, J. Soc. Rheol., Jpn. 34: 105–113.

 [9] Robert E, Gaidos, Darby R (1988), Numerical simulation and change in type in the developing flow of a nonlinear viscoelastic fluid, J. Non-Newtonian Fluid Mech, 29: 59–79.

[10] Nikoleris T, Darby R (1989), Numerical simulation of the non-isothermal flow of a nonlinear viscoelastic fluid in a rectangular channel, J. Non-Newtonian Fluid Mech, 31: 193–207.

[11] Oldroyd JG (1956), Some steady flows of the general elastico-viscous liquid, Proc. R. Soc. London, Ser. A 283: 115–133.

[12] Hatzikiriakos SG, Dealy JM (1991), Wall slip of molten high-density polyethylene, Sliding plate rheometer studies, J. Rheology, 35: 497–523.

[13] Hatzikiriakos SG and Dealy JM (1992), Wall slip of molten high-density polyethylene, II Capillary rheometer studies, Journal of Rheol, 36: 703–741.

[14] Denn MM (1992), Surface-induced effects in polymer melt flow, Theoretical and Applied Rheology, Elsevier, New York: 45–49.

[15] Hill DA, Hasegawa T and Denn MM (1990), On the apparent relation between adhesive failure and melt fracture, J. Rheol, 34: 891–918.

[16] Mark JE (1996), Physical properties of polymers Handbook, American Institute of Physics, New York.