عنوان
توسعه الگوريتم تخمين طول لغزش به كمك روشهاي نيمه تجربي در جريان آشفته داخل كانال
نويسنده اصلي
حسين نوروزي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
مشاهدات و كنكاش‌هاي كنجكاوانه‌ي بشر در طبيعت، همراه با پيشرفت علم و توسعه‌ي فناوري‌هاي شناسايي، منجر به كشف پديده‌ي جالب لغزش سيال بر روي سطح شده كه به كمك آن مي‌توان به بهبود عملكرد تجهيزات صنعتي و كاربردهاي حوزه‌ي نانو دست يافت. محققان در ساليان اخير با تغيير در ساختارهاي شيميايي و مكانيكي سطوح، موفق به ساخت سطوحي با خاصيت آب‌گريزي شده‌اند كه كاهش پساي اصطكاكي را مي‌توان از مهم‌ترين كاربردهاي اين سطوح در نظر داشت. محققان آزمايشگاه تحقيقاتي هيدروديناميك كاربردي دانشگاه علم و صنعت ايران نيز در همين راستا تلاش‌هايي انجام داده و موفق به توليد سطوحي با زاويه تماس استاتيكي بزرگ‌تر از 165 درجه و زاويه لغزش ديناميكي كوچك‌تر از 5 درجه شده‌اند كه از خواص آب‌گريزي بسيار خوبي برخوردار بوده و در دسته‌ي سطوح "فوق‌آب‌گريز" قرار مي‌گيرند؛ اما ارزيابي ميزان و عملكرد آب‌گريزي اين سطوح از موضوعات چالشي اين حوزه بوده و تاكنون هيچ روش جامع و دقيقي به‌منظور كميسازي پاسخ جريان به شرايط لغزشي و اندازه‌گيري طول لغزش در جريان‌هاي داخلي و خارجي گزارش داده نشده است و جاي خالي يك روش ساده، دقيق و كارآمد در پژوهش‌هاي محققان دنيا احساس مي‌شود. پژوهش حاضر با علم به اين موضوع، در راستاي محقق كردن اين خلأ برآمده است.
در همين راستا، با مطالعه‌ي تحقيقات پيشين، روش اندازه‌گيري افت فشار در جريان داخلي به‌منظور دست‌يابي به اهداف پژوهش انتخاب شده و سيستم اندازه‌گيري افت فشار جريان آشفته درون كانال با ديواره‌هاي آب‌گريز طراحي و ساخته‌شده است. از نتايج ديگر محققان و نتايج شبيه‌سازي‌هاي عددي براي بررسي دقت سيستم اندازه‌گيري استفاده شده است. همچنين براي تخمين طول لغزش سطوح و بي‌نياز كردن سيستم اندازه‌گيري از پي-آي-وي، يك الگوريتم عددي تكراري توسعه داده‌شده و به‌صورت كد يو-دي-اف در كنار معادلات ممنتم سيال در بسته نرم‌افزاري انسيس فلوئنت استفاده شده است.
در بخش تجربي تحقيق، صفحات آب‌گريز در تنش برشيهاي كمتر از 25 پاسكال مورد ارزيابي قرار گرفتند. كاهش پساهاي اصطكاكي اندازه‌گيري شده براي جريان آشفته درون كانال با يك ديواره‌ي آب‌گريز از چند درصد در تنش برشيهاي پايين شروع شده و با افزايش تنش برشي، به ميزان مجانبي 17٫3 درصد رسيده است. همچنين كاهش پساهاي اصطكاكي پيش‌بيني‌شده براي جريان درون كانال آشفته با هر دو ديواره‌ي آب‌گريز تقريباً سه برابر كانال يك‌طرف آب‌گريز بوده و ميزان حدي آن حدود 50 درصد بوده است. طول لغزش‌هاي به‌دست‌آمده براي اين صفحات بين 30 تا 90 ميكرون بوده و بيشينه‌ي آن در تنش برشي 1٫3 پاسكال رخ داده است. سرعت لغزش حالت حدي نيز در حدود 20 درصد سرعت مركز كانال بوده است.
كلمات كليدي: سطوح آب‌گريز، طول لغزش، شرط مرزي لغزش، جريان آشفته درون كانال، شبيه‌سازي عددي جريان آشفته.
شماره ركورد
189722
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
تبديل انرژي - ديناميك سيالات محاسباتي
استاد راهنما
دكتر نوروزمحمد نوري