شبيه سازي CFD اثر زبري سطح در جريان اشفته در ناحيه ورودي لوله

CFD Simulation of Surface Roughness Effects in Turbulent Flow at the Inlet Pipe

حل مسئله جريان آشفته در طول ورودي از نقطه نظر طراحي برخي از سيستم‌هاي مهندسي حائز اهميت است. در تحقيق حاضر اثرات زبري سطح لوله در ناحيه ورودي در چهار زبري مختلف كه به ترتيب 0،0.015، 0.045، 0.08 ميليمتر در عدد رينولدز 6000 كه جريان كاملاً در لوله مغشوش بوده بررسي شده است و تغييرات ضريب اصطكاك، عدد ناسلت، طول ناحيه توسعه نيافته و همچنين سرعت در خط مركزي مورد بررسي قرار گرفت. در جريان درهم پس از طي طول توسعه يافته كه وابسته به قطر و رينولدز است، سرعت محوري به يك مقدار ثابت مي‌رسد. با افزايش زبري جريان سريع‌تر توسعه پيدا مي‌كند و رژيم جريان درون لوله زودتر مغشوش شده و يكنواختي بهتري پيدا خواهد كرد. با افزايش زبري اغتشاش جريان بيشتر شده و ميزان انتقال حرارت و تنش بيشتر خواهد شد با افزايش ارتفاع زبري، ضريب اصطكاك پوسته‌اي افزايش پيدا كرده است. در ابتداي لوله با افزايش ارتفاع زبري، ضريب اصطكاك پوسته‌اي افزايش پيدا كرده است با كاهش زبري طول توسعه نيافته افزايش پيدا مي‌كند و سرعت انتقال گرما به علت كاهش عدد ناسلت از ديواره كاهش مي‌يابد همچنين در ابتداي ورودي لوله زبري تأثير قابل توجهي بر روي انتقال گرما نسبت به انتهاي لوله ندارد و تقريباً بي تأثير است.

roughness height tangent flow surface friction coefficient Nusselt number