تحقیقات آزمایشی و شبیه سازی عددی جریان در لوله گرداب

هددف از این پایان نامه تحقیقات آزمایشی و شبیه سازی عددی جریان در لوله گرداب مورد بررسی قرار می گیرد

دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک- تبدیل انرژی

تحقیقات آزمایشی و شبیه سازی عددی جریان در لوله گرداب

چکیده

لوله ورتکس (لوله گرداب) یک وسیله ساده مکانیکی است که فاقد قسمت‌های متحرک بوده و یکی از تجهیزات مورد استفاده در سیستم تبرید می‌باشد، که در آن یک سیال پرفشار از طریق نازل‌های ورودی وارد لوله ورتکس شده و به دو جریان با دمای کمتر، و بیشتر از دمای ورودی منشعب می‌شود بدین صورت می‌توان دماهای تا 40- درجه سانتی‌گراد را ایجاد کرد. لوله ورتکس به عنوان خنک ساز موضعی و گرماساز موضعی، دارای کاربرد وسیعی در صنعت می باشد که از آن جمله می توان به مواردی چون: خنک کردن قالب‌های تزریق پلاستیک، عملیات رطوبت زدایی گاز، عملیات آب بندی حرارتی، خنک کردن کابین کنترل محفظه های الکتریکی خنک سازی لنزهای دوربین عکاسی، تنظیمات چسب ها و لحیم ها و خشک کردن جوهر روی برچسب ها و بطری ها اشاره کرد. اگرچه با وجود اینکه تاکنون مطالعات تجربی زیادی بر روی عملکرد لوله ورتکس صورت گرفته است اما همچنان فهم فیزیکی جریان و مکانیزم پدیده جدایش دمای گاز یا بخار عبوری از آن به دلیل پیچیدگی جریان و ناسازگاری نتایج تجربی به طور کامل استنباط نشده است.

 در این پایان نامه با هدف ثبت دماهای سرد و گرم ناشی از پدیده جدایش دما بر حسب کسر سرد ابتدا به بررسی تجربی عملکرد یک نمونه از تجهیزات آزمایشگاهی لوله ورتکس با مدل 433R ساخت شرکت P.A.Hilton واقع در بریتانیا پرداخته شده است. نتایج بررسی تجربی شامل نمودارهای دمای استاتیک خروجی سرد و گرم برحسب کسر سرد و همچنین نمودار فشار خروجی سرد برحسب کسر سرد می باشد. با استفاده از دمای استاتیک خروجی سرد و گرم نمودارهای ضرسب عملکرد گرماساز و سرماساز لوله ورتکس و همچنین راندمان آیزنتروپیک نیز با توجه به روابط موجود ارائه شده است.

 عدم قطعیت نتایج بررسی تجربی نیز با استفاده از رابطه تجربی هولمن محاسبه شده و به صورت میله خطا بر روی نمودارها رسم شده است. در ادامه با استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی موجود در نرم افزار ANSYS CFX14.5، شبیه سازی عددی جریان حالت دائم،تراکم پذیر و سه بعدی با ایجاد شبکه محاسباتی دارای ساختار منظم و شش وجهی، برروی هندسه لوله ورتکس فوق الذکر و با استفاده از مدل های مغشوشی چون استاندارد و  انجام شده است. ضمن اینکه شرط مرزی ورودی و خروجی سرد اعمال شده، منطبق بر شرایط آزمایشگاهی می باشد در حالی که در خروجی گرم از شرط مرزی مصنوعی استفاده شده است. مطالعه استقلال از شبکه نیز با تمرکز بر روی اختلاف دمای استاتیک خروجی گرم و سرد لوله ورتکس به انجام رسیده است.

 شرح و چگونگی انجام پدیده جدایش دما و الگوی جریان به عنوان هدف شبیه سازی انجام شده در این پایان نامه مطرح نمی باشد. در پایان نمودارهای دمای استاتیک خروجی سرد و گرم، ضریب عملکرد و راندمان آیزنتروپیک ناشی از نتایج شبیه سازی عددی با نتایج بررسی تجربی مقایسه شده است. ضمن اینکه نتایج شبیه سازی عددی به صورت کانتورهای دمای استاتیک، دمای سکون، چگالی عدد ماخ توزیع های سرعت و همچنین نمایش خطوط جریان با تمرکز بر روی موقعیت نقطه سکون و ناحیه شکل گیری جریان ثانویه نیز ارائه شده است.

کلمات کلیدی:

لوله ورتکس

جدایش دما

کسر سرد

دینامیک سیالات محاسباتی

مقدمه

لوله ورتکس  که بعضاً با نام‌هایی چون لوله ورتکس رنک–هیلش یا لوله رنک-هیلش شناخته می‌شود اختراع مبتکرانه ایست که ایده آن توسط دو دانشمند فرانسوی و آلمانی به نام‌های جورجس جوزف رنک  و ردلف هیلش  به طور مستقل در خلال سال‌های جنگ جهانی دوم در اروپا مطرح شد[1].لوله ورتکس یک وسیله ساده مکانیکی است که فاقد قسمت‌های متحرک بوده و یکی از تجهیزات مورد استفاده در سیستم تبرید می‌باشد، که در آن یک سیال پرفشار از طریق نازل‌های ورودی وارد لوله ورتکس شده و به دو جریان با دمای کمتر، و بیشتر از دمای ورودی منشعب می‌شود، (بدون هیچ‌گونه واکنش شیمیایی یا دخالت منبع خارجی انرژی ) بدین صورت می‌توان دماهای تا 40- درجه سانتی‌گراد را ایجاد کرد. لوله ورتکس شامل بخش‌هایی از قبیل یک یا چند نازل ورودی یک محفظه ورتکس  یک اوریفیس در انتهای سرد  شیر کنترل در انتهای گرم  و یک لوله می‌باشد (شکل1-1).

 وقتی سیال پرفشار بصورت مماس توسط نازل‌های ورودی به محفظه ورتکس تزریق می‌شود، یک جریان چرخشی در محفظه ورتکس ایجاد می‌شود. وقتی چرخش جریان سیال به سمت مرکز محفظه ورتکس ادامه پیدا می‌کند، سیال منبسط و سرد می‌شود. در محفظه ورتکس بخشی از سیال به سمت خروجی گرم می‌چرخد و بخش دیگر سیال مستقیماً در خروجی سرد موجود است. بخشی از گاز موجود در لوله ورتکس به خاطر مؤلفه محوری سرعت بر می‌گردد و از انتهای گرم به انتهای سرد حرکت می‌کند. در خروجی گرم سیال با دمای بیشتری خارج می‌شود درحالی‌که در خروجی سرد، سیال دمای کمتری در مقایسه با دمای ورودی دارد[2]. لوله ورتکس در مقایسه با دیگر وسایل موجود در سیکل تبرید مزایایی دارد از قبیل: سادگی، فقدان اجزای متحرک، عدم حضور جریان الکتریسیته، عدم انجام هیچ‌گونه واکنش شیمیایی، نگهداری آسان، تأمین فوری هوای سرد، پایداری عملکرد (به خاطر استفاده از فولاد ضد زنگ و محیط کار تمیز) و تنظیم دما. همچنین وابستگی به گاز فشرده و بازده گرمایی پایین ممکن است برخی از کاربردهای آن را محدود کند.

فهرست مطالب

چکیده 1

فصل اول : مقدمه

1-1-مقدمه‌ای بر لوله ورتکس 2

1-2-برخی از کاربردهای لوله ورتکس 3

1-2-1-کاربردهای خنک ساز موضعی 4

1-2-2-کاربردهای گرما ساز موضعی 5

1-2-3-تجهیزات آزمایشگاهی لوله ورتکس 6

1-2-4-تهویه مطبوع شخصی 6

1-3-نظریه‌های رایج در مورد لوله ورتکس 7

1-4-تحلیل نظری لوله ورتکس 7

1-4-1-تحلیل ترمودینامیکی سیستم لوله ورتکس 7

1-4-1-1-قانون بقای جرم 8

1-4-1-2-قانون اول ترمودینامیک 8

1-4-1-3-قانون دوم ترمودینامیک 9

1-4-2-راندمان‌های سیستم لوله ورتکس[2] 12

1-4-2-1-راندمان‌های گرمایی برای سیستم لوله ورتکس 12

1-4-2-2-راندمان برای یک انبساط ایزنتروپیک کامل 13

1-4-2-3-راندمان کارنو 13

1-4-2-4-معیاری بر مبنای سیکل کارنو 14

1-5-پژوهش پیش روی 14

فصل دوم : ادبیات تحقیق

2-1-مقدمه 15

2-2-مطالعات تجربی 16

2-2-1-سیال عامل 16

2-2-2-هندسه 16

2-2-3-میدان جریان داخلی 20

2-2-3-1-آشکارسازی جریان 20

2-2-3-2-توزیع‌های سرعت در داخل لوله ورتکس 21

2-2-3-3-اثبات تجربی جریان گردشی ثانویه 22

2-3-توسعه تئوری 25

2-3-1-انتقال حرارت اصطکاکی 25

2-4-مدل جریان صوتی در لوله ورتکس 27

2-5-مطالعات دینامیک سیالات محاسباتی 29

فصل سوم : معادلات حاکم

3-1-مقدمه 33

3-2-تاریخچه CFD 34

3-3-کاربردهای CFD 34

3-4-معادلات ناویر استوکس 34

3-5-معادلات حاکم در بخش دینامیک سیالات محاسباتی 35

3-5-1-مدل  36

3-5-2-مدل  40

3-5-3-مدل  41

3-6-شرایط مرزی 43

فصل چهارم : نتایج

4-1-مقدمه 44

4-2-بررسی تجربی 44

4-2-1-نتایج بررسی تجربی 47

4-2-2-اندازه‌گیری خطا 48

4-2-3-منابع خطا 48

4-2-3-1-خطای شخص 48

4-2-3-2-خطای دستگاه 48

4-2-3-3-خطای منظم (سیستماتیک) 48

4-2-3-4-خطای کاتوره ای(نامنظم) 48

4-2-4-خطای مطلق 48

4-2-4-1-عدم قطعیت و آنالیز خطا 48

4-3-شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی 53

4-3-1-روش بکار گرفته‌شده 53

4-3-2-استفاده از نتایج تجربی 54

4-3-3-مدل دینامیک سیالات محاسباتی لوله ورتکس 54

4-3-4-شرایط مرزی 59

4-3-4-1-ورودی نازل‌ها 59

4-3-4-2-خروجی سرد 59

4-3-4-3-خروجی گرم 59

4-3-5-مطالعه استقلال از شبکه 60

4-3-6-انطباق شبکه 62

4-3-7-نتایج عملکرد مدل های توربولانسی 63

4-3-7-1-کانتورهای دما 66

4-3-7-2-توزیع های سرعت مماسی   ،و محوری  72

4-3-7-3-کانتور چگالی 73

4-3-7-4-کانتورهای عدد ماخ 74

4-3-7-5-نمایش خطوط جریان 76

4-3-8-خطای شبیه سازی 79

4-3-9-نمودار باقیمانده 80

4-3-10-عملکرد شبکه با ساختار نامنظم 82

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها

5-1-نتیجه‌گیری 85

5-2-پیشنهادها 86

پیوست 88

گسسته سازی معادلات CFD حاکم 88

رویکرد حل در نرم‌افزار Ansys CFX 14.5 91

فرایند انطباق شبکه[52] 92

روش‌شناسی CFD 94

ایجاد هندسه و شبکه 94

تعریف فیزیک مدل 94

حل مسئله 94

باقیمانده‌ها 95

نمایش نتایج در پس پردازنده 95

مراجع 96

فهرست شکل‌ها

شکل ‏1 1: طرحی از یک نمونه لوله ورتکس [3] 3

شکل ‏1 2: لوله ورتکس تجاری ساخت شرکت Exair [3] 4

شکل ‏1 3تفنگ هوای سرد ساخت ITW Vortec [3] 4

شکل ‏1 4: کابین کنترل لوله ورتکس ساخت Exair [3] 5

شکل ‏1 5: توصیف خنک کاری کابین کنترل توسط لوله ورتکس [3] 5

شکل ‏1 6: خنک‌سازی لنز دوربین عکاسی توسط لوله ورتکس [3] 5

شکل ‏1 7: تجهیزات آزمایشگاهی لوله ورتکس ساخت P.A.Hilton Ltd [4] 6

شکل ‏1 8:تهویه مطبوع شخصی ساخت ITW Vortec [5] 6

شکل ‏1 9: حجم کنترل بصورت خطوط پر رنگ نشان داده‌شده در شکل می‌باشد 8

شکل ‏1 10: دمای خروجی سرد و گرم به صورت تابعی از کسر سرد براساس تحلیل ترمودینامیکی با در نظر گرفتن ضریب فرایندهای برگشت ناپذیر ، در  ،   و  . اعداد روی نمودار نشان دهنده مقادیر ضریب   می باشند. 11

شکل ‏2 1: طرح‌واره یک نمونه از لوله ورتکس جریان موافق 17

شکل ‏2 2: طرح‌واره لوله ورتکس با جریان گاز برگشتی[24] 18

شکل ‏2 3: نمودار دما بر حسب کسر سرد ارائه‌شده توسط گائو و همکاران مربوط به استفاده از 4 نازل در ورودی و فشار ورودی 5.75 بار و استفاده از نیتروژن به عنوان سیال عامل[2] 19

شکل ‏2 4: نمودار دما بر حسب کسر سرد ارائه‌شده توسط گائو و همکاران مربوط به استفاده از 2 نازل در ورودی و فشار ورودی 5.75 بار و نیتروژن به عنوان سیال عامل[2] 19

شکل ‏2 5: نازل‌های استفاده‌شده در کار دینسر و همکاران. a)دونازله b)چهار نازله c)6 نازله[28] 20

شکل ‏2 6تجهیزات آزمایشگاهی جهت اندازه‌گیری جریان‌های داخلی در لوله ورتکس[2] 21

شکل ‏2 7:نتایج تجربی مربوط به سرعت‌های مماسی داخلی نرمالیزه شده در موقعیت‌های شعاعی و محوری مختلف بی بعد شده در لوله ورتکس برای   [2] 22

شکل ‏2 8: نتایج تجربی مربوط به سرعت‌های محوری داخلی بی بعد شده در موقعیت‌های شعاعی و محوری مختلف، در لوله ورتکس برای   [2] 22

شکل ‏2 9:a)جریان‌های چرخشی محیطی و داخلی b)حلقه‌های محیطی و چرخشی ثانویه [6] 23

شکل ‏2 10: طرح‌واره الگوی جریان در یک لوله ورتکس بر اساس نظریه انتقال حرارت اصطکاکی [1] 26

شکل ‏2 11: گردابه اجباری و گردابه آزاد [1] 26

شکل ‏2 12: دانسیته طیفی سیگنال صوتی به دست آمده توسط کوروساکا [26] 27

شکل ‏2 13: گراف توصیف‌کننده رفتار جدایی انرژی و صوتی خروجی از لوله کوروساکا به صورت القاء افزایش فرکانس [26] 28

شکل ‏2 14: مقایسه نتایج شبیه‌سازی عددی به صورت تغییرات دمای خروجی سرد و گرم بر حسب کسر سرد با نتایج تجربی در کار اسکای و همکاران [46] 30

شکل ‏2 15: نمودار خط جریان سرعت محوری بر روی محور مرکزی لوله ورتکس با نسبت   نزدیک به ناحیه خروجی سرد[45] 30

شکل ‏2 16: (a) الگوی جریان نزدیک به خروجی سرد که نشان از وجود جریان ثانویه دارد(b) الگوی جریان نزدیک به خروجی سرد که نشان از عدم وجود جریان ثانویه دارد[45] 31

شکل ‏2 17: نمودار تاثیر قطر مخروط ناقص بهینه بر بهبود عملکرد جدایی دما توسط لوله ورتکس، ارائه شده توسط رفیعی و صادقیآزاد[50] 32

شکل ‏4 1: تجهیزات لوله ورتکس مدل433R ساخت شرکت P.A.Hilton Ltd موجود در آزمایشگاه 45

شکل ‏4 2: طرح‌واره سیکل جریان هوا در تجهیزات لوله ورتکس با مدل تجاری R433 ساخت شرکت P.A.Hilton. 1)ترموکوپل شماره یک 2) فشارسنج گیج (0تا 21 کیلوپاسکال) 3)ترموکوپل شماره 2 46

شکل ‏4 3: ابعاد هندسی لوله ورتکس به همراه نازل موجود در محفظه ورتکس 46

شکل ‏4 4: نمودار دمای (درجه کلوین)خروجی‌های سرد و گرم لوله ورتکس بر حسب کسر سرد به همراه میله خطا 51

شکل ‏4 5: نمودار فشار (کیلوپاسکال) خروجی سرد برحسب کسر سرد به همراه میله خطا 52

شکل ‏4 6: نمودار راندمان آیزنتروپیک بر حسب کسر سرد به همراه میله خطا 52

شکل ‏4 7: نمودار ضریب عملکرد به عنوان گرماساز و سرماسازبر حسب کسر سرد به همراه میله خطا 53

شکل ‏4 8: مدل دینامیک سیالات محاسباتی لوله ورتکس 56

شکل ‏4 9: نماهای مختلف از شبکه ایجاد شده با ساختار منظم 58

شکل ‏4 10: نمودار مطالعه استقلال از شبکه بر اساس اختلاف دمای استاتیک خروجی گرم و سرد 60

شکل ‏4 11: المان شبکه مرحله 1 61

شکل ‏4 12: المان شبکه مرحله 6 62

شکل ‏4 13: استفاده از تکنیک انطباق شبکه 62

شکل ‏4 14: مقایسه نتایج عملکرد سه مدل توربولانسی مختلف با نتایج تجربی که محور عمودی نشان‌دهنده دمای هوای خروجی سرد و گرم(  و )، و محور افقی نشان‌دهنده کسر سرد ( ) می‌باشد. 63

شکل ‏4 15: نمودار مقایسه ضریب عملکرد برحسب کسر سرد مدل   استاندارد و نتایج تجربی 64

شکل ‏4 16: نمودار ضریب عملکرد برحسب کسر سرد مدل   و نتایج تجربی 64

شکل ‏4 17: نمودار ضریب عملکرد برحسب کسر سرد مدل   و نتایج تجربی 65

شکل ‏4 18: نمودار مقایسه راندمان ایزنتروپیک برحسب کسر سرد برای سه مدل توربولانسی و نتایج تجربی 65

شکل ‏4 19: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در ،  66

شکل ‏4 20: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در  و  66

شکل ‏4 21: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در  و  66

شکل ‏4 22: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در  و  67

شکل ‏4 23: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  67

شکل ‏4 24: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  67

شکل ‏4 25: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  67

شکل ‏4 26: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  68

شکل ‏4 27: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  68

شکل ‏4 28: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل  در   و  68

شکل ‏4 29: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  68

شکل ‏4 30: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  69

شکل ‏4 31: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  69

شکل ‏4 32: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در  و  69

شکل ‏4 33: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  69

شکل ‏4 34: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  70

شکل ‏4 35: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  70

شکل ‏4 36: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل ،در   و  70

شکل ‏4 37: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل  در   و  70

شکل ‏4 38: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  71

شکل ‏4 39: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  71

شکل ‏4 40: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  71

شکل ‏4 41: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  71

شکل ‏4 42: کانتور دمای استاتیک بر روی صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس برای مدل   در   و  72

شکل ‏4 43: توزیع سرعت مماسی   برای مدل   در   و   در فواصل   از خروجی گرم 73

شکل ‏4 44: توزیع سرعت محوری   برای مدل   در   و   در فواصل   از خروجی گرم 73

شکل ‏4 45: کانتور چگالی برای مدل   در  74

شکل ‏4 46: کانتور چگالی برای مدل   در  74

شکل ‏4 47: کانتور چگالی برای مدل   در  74

شکل ‏4 48: کانتور عدد ماخ برای مدل   در   الف) صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس ب) صفحه عبوری از محفظه ورتکس 75

شکل ‏4 49: کانتور عدد ماخ برای مدل   در   الف) صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس ب) صفحه عبوری از محفظه ورتکس 75

شکل ‏4 50: کانتور عدد ماخ برای مدل   در   الف) صفحه عبوری از محور مرکزی لوله ورتکس ب) صفحه عبوری از محفظه ورتکس 76

شکل ‏4 51: خطوط جریان به همراه کانتور عدد ماخ، که نشان دهنده ایجاد گلوگاه همگرا-واگرا به عنوان دلیل افزایش عدد ماخ به بالاتر از یک میباشد 76

شکل ‏4 52: خطوط جریان برای مدل   در   و  77

شکل ‏4 53: خطوط جریان برای مدل   در   و  77

شکل ‏4 54: خطوط جریان برای مدل   در   و  78

شکل ‏4 55: خطوط جریان برای مدل   در   و  78

شکل ‏4 56: خطوط جریان برای مدل   در   و  78

شکل ‏4 57: خطوط جریان برای مدل   در   و  78

شکل ‏4 58: خطوط جریان برای مدل   در   و  79

شکل ‏4 59: خطوط جریان برای مدل   در   و  79

شکل ‏4 60: نمودار باقیمانده مربوط به جرم و ممنتوم برای مدل  80

شکل ‏4 61: نمودار باقیمانده مربوط به انتقال حرارت برای مدل  81

شکل ‏4 62: نمودار باقیمانده مربوط به توربولانس برای مدل  81

شکل ‏4 63: شبکه با تعداد 884957 سلول و ساختار نامنظم 82

شکل ‏4 64: نمودار باقیمانده جرم و ممنتوم مربوط به شبکه با ساختار نامنظم 83

شکل ‏4 65: نمودار باقیمانده انتقال حرارت مربوط به شبکه با ساختار نامنظم 83

شکل ‏4 66: نمودار باقیمانده مربوط به شبکه با ساختار نامنظم 84

شکل پ 1: ایجاد حجم کنترل در یک شبکه دو بعدی[52] 88

شکل پ 2: المان شبکه 89

شکل پ 3: روند کلی حل نرم‌افزارCFX برای یک جریان تراکم پذیر، مغشوش و دائم با گرادیان‌های دمایی 92

شکل پ 4: فلوچارت مربوط به فرایند انطباق شبکه[52] 93

شکل پ 5: ماژول‌های نرم‌افزاری موجود در نرم‌افزارAnsys CFX14.5 94

فهرست جدول‌ها

جدول ‏3 1: مزایا و معایب مدل توربولانسی  40

جدول ‏3 2: مزایا و معایب مدل توربولانسی  41

جدول ‏4 1: نتایج تجربی به دست آمده در فشار و دمای ورودی به ترتیب 680 کیلوپاسکال و 290 درجه کلوین 47

جدول ‏4 2: عدم قطعیت برای کسر سرد، ضریب عملکرد سرماساز، ضریب عملکرد گرماساز و راندمان آیزنتروپیک در کسرهای سرد مختلف در فشار و دمای ورودی به ترتیب 680 کیلوپاسکال و 290 درجه کلوین 50

جدول ‏4 3: مطالعه استقلال از شبکه 61

جدول ‏4 4: درصد خطای شبیه سازی با استفاه از سه مدل توربولانسی نسبت به نتایج اندازه گیری تجربی 79

فهرست علائم اختصاری

مساحت سطح مقطع نازل های ورودی( )

سرعت صوت( )

ضریب عملکرد سرما ساز

ضریب عملکرد پمپ گرمایی

ضریب عملکرد کارنو

ظرفیت حرارتی ویژه در فشار ثابت( )

ظرفیت حرارتی ویژه در حجم ثابت( )

قطر خروجی سرد لوله ورتکس(m)

قطر لوله ورتکس(m)

آنتالپی ویژه سکون( )

آنتالپی ویژه استاتیک( )

انرژی داخلی بر واحد جرم( )

انرژی جنبشی مغشوش

طول لوله ورتکس(m)

عدد ماخ

دبی جرمی( )

بردار نرمال سطح

فشار(Pa) 

فشار سکون(Pa)

عدد پرانتل

انرژی حرارتی( )

نرخ انتقال حرارت(w)

مختصات قطبی

ثابت ویژه گاز

آنتروپی ویژه جریان( )

نرخ افزایش آنتروپی سیستم( )

نرخ تولید آنتروپی( )

دمای سکون( )

دمای استاتیک( )

زمان( )

بردار سرعت( )

مؤلفه‌ی x بردار سرعت( )

مولفه x نوسانی بردار سرعت( )

مولفه x متوسط بردار سرعت( )

حجم( )

مؤلفه‌ی y بردار سرعت( )

مولفه y نوسانی بردار سرعت( )

مولفه y متوسط بردار سرعت( )

سرعت متوسط در رابطه (3-8)(  )

مؤلفه‌ی z متوسط بردار سرعت()

مؤلفه‌ی z بردار سرعت( )

مؤلفه‌ی z نوسانی بردار سرعت( )

توان(W)

ارتفاع نسبت به مرجع( )

اختلاف دمای آیزنتروپیک

ماکزیمم اختلاف دما بین گاز ورودی و گاز سرد

علائم یونانی

نفوذ

نفوذ مغشوش موثر( )

ضریب اتمیسیته

نرخ اتلاف مغشوش بر واحد جرم( )

لزجت( )

کسر سرد

لزجت مغشوش موثر( )

لزجت مغشوش( )

لزجت سینماتیکی( )

لزجت سینماتیکی مغشوش( )

چگالی( )

نرخ تولید آنتروپی بی بعد شده

راندمان کارنو

تنش برشی ویسکوز( )

تنش برشی رینولدز( )

مقیاس زمانی معکوس مرتبط با مغشوش( )

مولفه y متوسط بردار سرعت( )

مؤلفه‌ی z متوسط بردار سرعت( )

پانویس ها

ورودی

خروجی سرد

خروجی گرم

کارنو

سرما ساز

پمپ گرمایی

محیط

آیزنتروپیک

نقاط انتگرال گیری

برچسب ها : تحقیقات آزمایشی و شبیه سازی عددی جریان در لوله گرداب , لوله ورتکس , جریان در لوله ورتکس , بررسی عملکرد لوله ورتکس , بررسی تجربی جریان در لوله ورتکس , شبیه سازی عددی جریان در لوله ورتکس , دانلود پایان نامه جریان در لوله ورتکس , دانلود پایان نامه شبیه سازی عددی جریان در لوله ورتکس