بررسی تاثیر عدد رینلدز بر ضربه قوچ سیالات غیرنیوتنی در جریان آرام

در پژوهش حاضر، حساسیت رفتار دو گروه از سیالات ویسکوالاستیک غیر نیوتنی نسبت به تغییرات عدد رینولدز، با یک سیال نیوتنی مورد مقایسه قرار گرفته است. سیالات غیر نیوتنی مورد نظر، یک پلیمر فوق همرفتی ماکسول و یک محلول اولدرویدبی را شامل می شود که در شرایط رخداد پدیده ضربه قوچ، در لوله در جریان هستند. این مقایسه در شرایط رخداد پدیده ضربه قوچ، در لوله در محدوده جریان آرام صورت می گیرد. معادلات حاکم بر مساله را معادلات ناویراستوکس و معادلات رئولوژی سیالات ویسکوالاستیک تشکیل می دهد. بی بعد سازی معادلات، نشان می دهد که عددهای رینلدز و ماخ، پارامترهای بی بعد مشترک در معادلات سه نوع سیال ذکر شده هستند. ویسکوزیته سیالات به‌عنوان یک عامل اصطکاکی، سبب می شود که عدد رینلدز و تغییرات آن، نقش مهمی در نوسانات و زمان میرایی موج حاصل از جریان گذرای ضربه قوچ داشته باشد. در مدل‌سازی معادلات، از روش عددی دو گام زمانی لاکس فردریشک (lxf) استفاده می شود. جهت اعتبار سنجی مدل، از نتایج آزمایش صورت گرفته توسط هولمبو و رولئو برای یک سیال نیوتنی استفاده و مشخص گردید که جواب‌های مدل پیشنهادی با دقت بالای99 درصد بر نتایج مدل عددی زیلک و وهبا منطبق است. نتایج مدل‌سازی نشان می دهد که ویژگی‌های ویسکوالاستیک سیالات، نظیر رابطه غیرخطی تنش و کرنش، دارا بودن ثابت زمانی رهایی از تنش و ...، باعث کاهش تاثیرپذیری آنها در مقایسه با سیالات نیوتنی می شود، به نحوی که بیشترین میزان حساسیت در برابر تغییرات رینلدز در سیال نیوتنی و کمترین میزان، در سیال فوق همرفتی ماکسول که ویژگی‌های ویسکوالاستیک قوی تری در معادلات آن، دخالت دارد، مشاهده می شود.

Investigating the Effect of Reynolds Number on NonNewtonian FluidHammer in Laminar Flow

In the present study, the sensitivity of the behavior of an UpperConvectedMaxwell polymer and an OldroydB fluid are compared to a Newtonian fluid. The governing equations are the Navier Stokes equations and viscoelastic fluid equations. These equations are nondimensionalized and it is found that Reynolds and Mach numbers are only the dimensionless parameters that exists in all three mentioned fluids. The viscosity of fluids as a friction factor causes that Reynolds number and its changes play an important role in the oscillations and also the attenuation of the fluid transient during Fluid hammer phenomenon. The numerical method used is a twostep variant of the LaxFriedrichs (LxF) method. The results show that the viscoelastic properties of fluids, such as the nonlinear relationship of stress and strain, relaxation time and …, reduce their variability compared to Newtonian fluid. Finally, the maximum sensitivity to Reynolds variations in Newtonian fluid and the minimum amount is observed in the UpperConvectedMaxwell polymer that there are strong viscoelastic properties in its equations.