مطالعه عددی و آزمایشگاهی پدیده خودچرخشی در جریان چاه

Abstract

به وجود آمدن چرخش بدون عامل خارجی در جریان سیال به خود¬چرخشی معروف است. برخی از محققان در وجود یا عدم وجود پدیده خود¬چرخشی در جریان چاه اختلاف دارند. در تحقیق آزمایشگاهی و عددی حاضر، وجود پدیده خودچرخشی در جریان چاه مورد بررسی قرار می¬گیرد. در تحقیق آزمایشگاهی، یک چیدمان آزمایشگاهی جدید نسبت به کارهای گذشته ارائه می¬شود و اندازه¬گیری سرعت با توسعه روش تیمول¬بلو انجام می¬شود. نتایج آزمایش نشان داد که حتی با افزایش دبی خروجی تا چندین برابر دبی بحرانی ادعایی، مقدار خالص سیرکولاسیون در جریان، نسبت به مقدار ورودی خود افزایش پیدا نمی¬کند و یا به عبارت دیگر، پدیده خودچرخشی در جریان چاه رخ نمی¬دهد. در مطالعه عددی، پدیده خودچرخشی با هندسه و شرایط یکسان با آزمایش، به صورت 3 بعدی شبیه¬سازی می¬شود. نتایج بدست آمده نشان¬گر آن است که نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی همخوانی دارد و همانند نتایج آزمایش نشان می¬دهد که پدیده خودچرخشی در جریان چاه وجود ندارد. اضافه بر آن، نتایج عددی نشان داد که چرخش (یا مقدار متناظر آن سیرکولاسیون) دیده شده در آزمایش، ناشی از نامتقارنی جریان در ورودی است و با حذف این نامتقارنی، چرخش حذف می¬شود.