شبیه‌سازی جریان سیال کاریو-یاسودا با لزجت تابع دما: روش شبکه بولتزمن غیرنیوتنی

Abstract

در مطالعه حاضر جریان سیال غیرنیوتنی از روی مانع دایروی در یک کانال دو بعدی با استفاده از روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار گرفته است. از مدل غیرنیوتنی کاریو-یاسودا برای شبیه‌سازی خواص سیال بهره گرفته شده است. از مدل توانی با ضرایب باریک شوندگی دمایی مختلف برای بررسی اثرات دما بر لزجت سیال غیرنیوتنی استفاده شده است. با توجه به خاصیت محاسبات محلی در روش شبکه بولتزمن، خواص وابسته به برش و دما در سیال کاریو-یاسودا به آسانی و با دقت مرتبه دو مدل­سازی شده­اند. اعتبارسنجی نتایج برای پارامترهای جریان سیال و انتقال گرما با موفقیت انجام پذیرفته است. نتایج نشان می­دهند با کاهش اندیس توانی در مدل غیرنیوتنی کاریو-یاسودا، خصوصاً در اعداد رینولدز بالاتر، عدد ناسلت متوسط حول سیلندر افزایش می­یابد. شبیه‌سازی­ها نشان می­دهند با افزایش عدد کاریو اندازه گردابه‌های پشت سیلندر افزایش و ضریب پسا کاهش می­یابد. نتایج بررسی تغییرات ضریب پسا بر حسب ضریب باریک­شوندگی دمایی نشان می­دهند که لزجت تابع دما اثر قابل­توجهی در میدان جریان سیال خواهد داشت؛ به نحوی که با افزایش ضریب باریک­شوندگی دمایی، ضریب پسا و اندازه گردابه­ها به ترتیب روندی صعودی و نزولی را تجربه خواهند کرد.