مطالعه عددی تأثیر زبری سطح و تزریق حباب بر ضریب اصطکاک پوسته‌ای در جریان تیلور- کوئت

Abstract

در این تحقیق اثر زبری سطح و تزریق حباب بر ضریب اصطکاک پوسته‌ای و نیروی درگ هیدرودینامیکی در جریان تیلور-کوئت به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. جریان مورد بررسی شامل دو سیلندر هم مرکز می‌باشد که سیلندر درونی متحرک و بیرونی ثابت است. معادلات حاکم بر جریان شامل معادلات پیوستگی، ممنتوم، معادلات اغتشاشی و معادلات توزیع حباب در جریان می‌باشد. این معادلات براساس روش عددی حجم محدود و با استفاده از روش گسسته‌سازی بالادست مرتبه دوم حل شده‌اند. برای مدل‌سازی جریان دوفازی از روش اویلری-لاگرانژی بهره برده شده است. در تمامی حالت‌های بررسی شده، جریان آشفته و گردابه‌های تیلور در فضای بین دو استوانه ظاهر شده‌اند. سیال هوا به عنوان فاز دوم به درون جریان تزریق شده است. محدوده رینولدزی که انتخاب شده از 104 تا 105×2 می-باشد. از یک تحقیق انجام شده به صورت تجربی برای اعتبار‌سنجی استفاده شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش عدد رینولدز، ضریب اصطکاک کاهش می‌یابد و همچنین با کاهش زبری، نیروی درگ کاهش می‌یابد.