مدلسازی و شبیه سازی عددی جریان سیال نیوتونی در فضای حلقوی با چرخش لوله مرکزی در مختصات استوانه ای

توجه زیادی به جریان سیال نیوتونی و غیر نیوتونی در فضای حلقوی، لوله ها و شکاف ها با توجه به کاربرد صنعتی آنها درعلوم مهندسی از قبیل مهندسی نفت، شیمی و مکانیک شده است. یک مثال رایج از کاربرد صنعتی در مهندسی نفت، جریانگل در فضای حلقوی است. این مقاله حل عددی برای جریان آرام نیوتونی سیال درون فضای حلقوی عمودی را توصیف می کند.ابتدا جریان سیال درون فضای حلقوی با کمک معادله اندازه حرکت و پیوستگی مدلسازی شده است. سپس معادلات حاصل بااستفاده از روش اختلاف محدود با شرایط مرزی مناسب حل شده اند. جریان تنها در راستای محوری و چرخشی دارای حرکتاست. فضای حلقوی کاملا متقارن در نظر گرفته شده است. جریان چرخشی از دوران لوله مرکزی و جریان محوری از اختلاففشار ثابت دو سر فضای حلقوی ایجاد میشود. پروفایل سرعت در راستای چرخشی و محوری و پروفایل تنش تحت تاثیر خواصسیال و پارامترهای فضای حلقوی از قبیل قطر لوله داخلی و خارجی قابل بررسی است. در مرز داخلی سیال دارای سرعت ثابتچرخشی است و این حرکت چرخشی سیال به لایه های بیرونی منتقل میشود. سیال به آرامی شروع به چرخش می کند، تا اینکهسیال در جهت چرخشی به سمت پایا بودن میل می کند. پروفایل سرعت در جهت محوری به شکل U است. همچنین در مرزهابا توجه به فرض عدم لغزش سیال، میزان تنش شدیدا زیاد است.