بررسی عددی لایه‌مرزی هیدرودینامیکی و حرارتی فالکنر-اسکن سیالات ویسکوالاستیک

Abstract

مطالعه جریان لایه مرزی یکی از مسائل بنیادی در مکانیک سیالات بشمار می‌رود، که از دیرباز مورد توجه پژوهشگران این رشته قرار داشته است. تا کنون تحقیقات بسیار زیادی روی جریان لایه مرزی صورت گرفته است که اکثر آنها در خصوص سیالات نیوتنی بوده و سهم اندکی از آنها به سیالات غیر نیوتنی پرداخته‌اند. هدف اصلی این پژوهش شناخت بهتر اثرات خواص ویسکوالاستیک، بر مشخصه‌های لایه مرزی می‌باشد. در این تحقیق با رویکرد عددی به انتقال حرارت و لایه‌مرزی ایجادشده توسط جریان سیال ویسکوالاستیک باوجود جمله گرادیان فشار پرداخته‌شده است. در رویکرد عددی، برای شبیه‌سازی این جریان، از دینامیک سیالات محاسباتی به صورت ضمنی با استفاده از نرم افزار متلب و از مدل مرتبه دو، به عنوان مدل ساختاری سیال ویسکوالاستیک استفاده شده است. جهت اطمینان از پاسخ‌های روش عددی، استقلال نتایج از شبکه محاسباتی بررسی و همچنین پاسخ‌ها در حالت نیوتنی با حل بلازیوس و فالکنراسکن مقایسه شده‌اند. در حل عددی نشان داده شد که با افزایش اختلاف تنش‌های نرمال اول روی دیواره، ضخامت لایه مرزی هیدرودینامیکی، ضخامت مومنتوم، ضخامت جابجایی و ضخامت لایه مرزی حرارتی افزایش می‌یابد. تغییرات ضریب درگ در اختلاف تنش‌های نرمال اول گرادیان فشارهای متفاوت گزارش شده است. تاثیر تغییرات عدد پرانتل در جریان سیال ویسکوالاستیک بر مشخصه‌های لایه‌مرزی مورد مطالعه قرار گرفته است. عدد ناسلت متوسط در گرادیان فشارهای متفاوت و ضریب اختلاف تنش نرمال اول مورد ارزیابی قرار گرفته است و در نهایت در یک گرادیان فشار ثابت، با افزایش ضریب اختلاف تنش نرمال اول ناسلت متوسط در طول صفحه، کاهش می یابد.