شبیه سازی یک بعدی ضربه قوچ در سیالات غیرنیوتنی

برخلاف مطالعه‌های گذشته در جریان های غیرماندگار سیالات غیر نیوتنی که از مدل‌های پیچیده دو بعدی جهت محاسبه گرادیان سرعت استفاده شده است، در این تحقیق مدل‌های یک بعدی جهت محاسبه افت غیرماندگار به کار گرفته شده است که امکان پیاده‌سازی سریع تر و سرعت اجرایی بالاتری دارند. هدف اصلی این تحقیق بررسی پدیده ضربه قوچ در سیالات غیرنیوتنی از نوع توانی law power ) ) با استفاده از مدل های برونون و زیلک می باشد. جهت محاسبه تنش برشی در رابطه مومنتم از مدل زیلک و برونون و به منظور حل معادلات از روش خطوط مشخصه ها جهت حل سیالات غیرنیوتنی استفاده شده است. مدل برونون بر این اساس حاکم است که تنش برشی دیواره به دلیل تغییر شتاب، متناسب با شتاب سیال تغییر می‌کند. روش زیلک برای محاسبه ضریب اصطکاک غیر ماندگار، مدلی بر اساس انتگرال کانولوشن که به صورت تحلیلی هست را ارائه می‌دهد. برای بدست آوردن گرادیان سرعت سیال توانی در مدل زیلک، از گرادیان سرعت در حالت ماندگار استفاده شده است. در انتها برای حصول اطمینان از صحت آلگوریتم حل، نتایج عددی با نتایج مقالات دیگر مقایسه شده‌اند. نتایج حاصل از مدل‌سازی سیال غیرنیوتنی نشان دهنده تغییراتی قابل توجه در مقادیر فشار می‌باشند. فرمول‌های ارائه شده مشابه مدل‌های دو بعدی می‌توانند این تغییرات را شبیه‌سازی کنند. مطابق انتظار در شرایط جریان ماندگار یکسان، مقدار بیشترین خطا در فشار حداکثر در محل شیر حدود یک درصد نسبت به حالت دو بعدی می‌باشد که با کاهش لزجت سیال مقدار این خطا نزدیک به صفر می‌شود.

One-Dimensional Simulation of Water Hammer in Non-Newtonian Fluids

Unlike previous studies in NonNewtonian fluids that use complex twodimensional models to calculate the velocity gradient in this research, onedimensional models have been used to calculate Non[1]Newtonian losses that can be implemented faster and have higher execution speeds. The main objective of this research is to study the phenomenon of water hammer in NonNewtonian 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 the unsteady friction coefficient presents a model based on the analytic integral of convolution. The velocity gradient in the steady state is used to obtain the velocity gradient in the Zeilke model. Finally, numerical results are compared with the results of another research to ensure the accuracy of the solution algorithm. The results of NonNewtonian fluid modeling show significant changes in pressure values. The proposed formulas, similar to the twodimensional 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 drops across the pipe path will be reduced. According to expectations in the steady flow conditions, the maximum error in the maximum pressure at the valve location is about one percent higher than the twodimensional state, which, with a decrease in the viscosity of the fluid, causes this error to be close to zero.