مدل سازي عددي جريان آرام و انتقال حرارت سيال ويسكوالاستيك در يك كانال مستطيلي به همراه اثرات ناحيه ورودي

Numerical Simulation of the Laminar Flow and Heat Transfer of the Viscoelastic Duct Flows with the Entrance Effects

در تحقيق حاضر، با استفاده از معادله متشكله گزيكس به مدل سازي سه بعدي جريان و انتقال حرارت سيال ويسكوالاستيك در حال توسعه در كانال هاي مستطيلي پرداخته شده است. اكثر تحقيقات انجام شده در اين زمينه، معطوف به ناحيه توسعه يافته جريان مي باشد كه با توجه به فقدان تحقيقي جامع در زمينه جريان سيالات ويسكوالاستيك در حال توسعه، اين تحقيق ضروري به نظر مي رسد. معادلات حاكم بر مسيله معادلات بقا و همچنين معادله متشكله گزيكس در حالت دايم مي باشند كه با استفاده از روش تفاضل محدود، گسسته سازي شده و با به كارگيري روش هاي شبكه جابجا شده و تراكم پذيري مصنوعي مورد تحليل قرار گرفته اند. با استفاده از معادله متشكله مورد استفاده كه در آن اختلاف تنش نرمال دوم غير صفر مي باشد، جريان هاي ثانويه در مقاطع عرضي كانال تشكيل شده و قادر به مدل سازي مي باشد. از ديگر مزيت هاي اين تحقيق فرض برخي از خواص سيال به صورت تابعي از دما مي باشد. زيرا با توجه به اينكه گروه غالبي از سيالات ويسكوالاستيك، مذاب هاي پليمري مي باشند و در اين حالت تفاوت دماي زيادي مشاهده مي شود و از طرفي با توجه به حساسيت برخي خواص مواد ويسكوالاستيك به دما، در حل معادله انرژي اين فرضيه ضروري به نظر مي رسد. نتايج به دست آمده در ناحيه توسعه يافته از هماهنگي خوبي با ديگر نتايج گزارش شده در اين زمينه برخوردار مي باشد.

In this study, the three dimensional developing flow and heat transfer of viscoelastic fluid are modeled using the Giesekus constitutive equation. The governing equations are solved in a staggered grids using finite difference method. Due to the considering the second normal stress difference in the rheological model, the corner vortices in developing and fully developed regions are observable. Here, the dependency of material modules on temperature is modeled using appropriate equation of states. The numerical results have a suitable agreement with previous studies.