شبيه سازي يك بعدي ضربه قوچ در سيالات غيرنيوتني

One-Dimensional Simulation Of The Water Hammer Phenomenon In Non-Newtonian Fluids

بر خلاف مطالعات گذشته در جريان هاي غير ماندگار سيالات غير نيوتني كه از مدل هاي پيچيده دو بعدي جهت محاسبه گراديان سرعت استفاده شده است در اين تحقيق مدل هاي يك بعدي جهت محاسبه افت غيرماندگار به كار گرفته شده است كه امكان پياده سازي سريعتر و سرعت اجرايي بالاتري دارند. هدف اصلي اين تحقيق بررسي پديده ضربه قوچ در سيالات غيرنيوتني از نوع تواني (Power law) با استفاده از مدل هاي برونون و زيلك مي باشد. جهت محاسبه تنش برشي در رابطه مومنتم از مدل زيلك و برونون و به منظور حل معادلات از روش خطوط مشخصه ها جهت حل سيالات غيرنيوتني استفاده شده است. مدل برونون بر اين اساس حاكم است كه، تنش برشي ديواره به دليل تغيير شتاب، متناسب با شتاب سيال تغيير مي كند. روش زيلك براي محاسبه ضريب اصطكاك غير ماندگار، مدلي بر اساس انتگرال كانولوشن كه به صورت تحليلي هست را ارايه مي دهد. براي بدست آوردن گراديان سرعت سيال تواني در مدل زيلك، از گراديان سرعت در حالت ماندگار استفاده شده است. در انتها براي حصول اطمينان از صحت آلگوريتم حل، نتايج عددي با نتايج مقالات ديگر مقايسه شده اند. نتايج حاصل از مدل سازي سيال غير نيوتني نشان دهنده تغييراتي قابل توجه در مقادير فشار مي باشند. فرمول هاي ارايه شده مشابه مدل هاي دو بعدي مي توانند اين تغييرات را شبيه سازي كنند. مطابق انتظار در شرايط جريان ماندگار يكسان، مقادير حداكثر فشار با كاهش لزجت سيال كاهش مي يابد. به عبارت ديگر، با كاهش لزجت سيال مقادير افت در طول مسير لوله كم خواهد شد كه در نهايت سبب كاهش نرخ افزايش فشار مي شود.

Unlike previous studies in Non-Newtonian fluids that use complex two-dimensional models to calculate the velocity gradient in this research one-dimensional models have been used to calculate non-residual losses that can be implemented faster an‎d have higher execution speeds. The main objective of this research is to investigate the phenomenon of water hammer in Non-Newtonian fluids of power type (Power Law) using Brunon and Zeilke models. In order to calculate the shear stress in relation to the momentum of the Zeilke and Brunon model, and to solve the equations, the line characteristics of the nonlinear fluid solution have been used. The Brunon model is based on the assumption that the shear stress of the wall changes due to the acceleration of the acceleration, proportional to the acceleration of the fluid. Zilck's method for calculating unsteady friction coefficient presents a model based on the analytic integral of convolution. The velocity gradient in steady state is used to obtain the velocity gradient in the Zeilke model. Finally, numerical results are compared with the results of other papers to ensure the accuracy of the solution algorithm. The results of non-Newtonian fluid modeling show significant changes in pressure values. The proposed formulas, similar to the two-dimensional models, can simulate these changes. As expected in the same continuous flow conditions, the maximum pressure decreases with decreasing viscosity of the fluid. In other words, by decreasing the viscosity of the fluid, the amount of drop across the pipe path will be reduced.