Experemental and Numerical Investigation of Turbulent Forced Convection in A Circular Pipe with Induced Vibration
| العنوان بلغة أخرى: |
دراسة عملية وعددية للحمل القسري الاضطرابي في أنبوب دائري مع الاهتزاز الحثي |
|---|---|
| المؤلف الرئيسي: | حمزة، حميد كاظم (مؤلف) |
| مؤلفين آخرين: | الموسوي، عادل عباس (مشرف) , عبيد، حاتم هادي (مشرف) |
| التاريخ الميلادي: |
2016
|
| موقع: | الحلة |
| التاريخ الهجري: | 1437 |
| الصفحات: | 1 - 226 |
| رقم MD: | 804287 |
| نوع المحتوى: | رسائل جامعية |
| اللغة: | الإنجليزية |
| الدرجة العلمية: | رسالة دكتوراه |
| الجامعة: | جامعة بابل |
| الكلية: | كلية الهندسة |
| الدولة: | العراق |
| قواعد المعلومات: | Dissertations |
| مواضيع: | |
| رابط المحتوى: |
الناشر لهذه المادة لم يسمح بإتاحتها. |
| المستخلص: |
في هذا العمل أجريت دراسة نظرية وعملية لمائع نانوي متكون من جزيئات أوكسيد الألمنيوم نوع كاما ذات معدل قطر أقل من (50 nm) ثم تعليقها في ماء مقطر بخمسة تراكيز حجمية مختلفة يتدفق المائع النانوي عبر أنبوب مصنوع من الصلب الكربوني بسبعة معدلات جريان حجمية مختلفة في منطقة الجريان الاضطرابي. في هذه الدراسة تم عمل ثلاثة نماذج. في الأنموذج الأول، تم تصميم نموذج جديد لتوزيع الضغط خلال الأنبوب، ومن خلال المحاكاة، تم التنبؤ بتوزيع الضغط في الحيز المكاني والزماني للمائع النانوي خلال أبعاد الأنبوب. حيث تم حساب قيم الضغط للمائع النانوي لكل النسب ولمعدلات الجريان المذكورة ولفترات زمنية متساوية. في الأنموذج الثاني، تم التنبؤ بتوزيع درجات الحرارة للمائع النانوي خلال الأنبوب من خلال استخدام (Energy equation). حيث تم حساب قيم درجات الحرارة للمائع النانوي لكل النسب ولمعدلات الجريان المذكورة ولفترات زمنية متساوية. حيث تم عمل طريقة مختلفة لتسخين المائع النانوي، وذلك بتسخينه بعد تحضيره في الخزان إلى درجة حرارة 60° والأنبوب يعرض للحمل الحر. في الأنموذج الثالث، استخدم أسلوب جديد لحل معادلة توزيع السرع خلال الأنبوب، حيث أضيف عامل جديد وهو، الإجهاد الناتج من الاهتزاز إلى معادلة (Navier Stokes equation)، هذا العامل اخذ متغير على طول الأنبوب، كذلك تم تغذية الأنموذج بقيم الضغط الحاصلة من النموذج الأول ولكل الحالات، حيث تم حساب قيم السرع للمائع النانوي لكل النسب ولكل معدلات الجريان المستخدمة ولفترات زمنية متساوية. تم حل المعادلات التفاضلية عدديا لجميع النماذج في ظل ظروف الابتدائية والمحيطية المناسبة باستخدام طريقة الفروقات الحدية مع استخدام التقنيات الحديثة باستخدام طريقة (FTCS) في الحل. التي تعطي نتائج أكثر دقة وأقل نسبة خطأ من خلال محاكاة النماذج الثلاثة. وقد تم تنفيذ الجانب العملي وذلك بتقسيم الأنبوب إلى خمسة مقاطع تمثل محطات عمل لغرض قياس درجات الحرارة للمائع النانوي في كل مقطع من مقاطع الأنبوب وكذلك جدار الأنبوب ولكل مقطع أيضا باستخدام أجهزة قياس الحرارة. وقد تم قياس التوزيع المكاني والزماني للضغط في جميع مقاطع الأنبوب من قبل أجهزة قياس ضغط. أيضا، وتم قياس سرعة المائع النانوي في جميع مقاطع الأنبوب باستخدام (Ultrasonic flow meter) جهاز قياس معدل التدفق باستخدام الموجات فوق الصوتية. علما أن في الجانب النظري تم قياس كافة المتغيرات من درجة حرارة وضغط والسرعة لكافة أبعاد الأنبوب. كذلك تم العمل على تحضير المائع النانوي باستخدام أجهزة حديثة في عملية التحضير والخلط وقياس الخواص الفيزياوية والحرارية له. وقد تم قياس قيم التعجيل والإزاحة للأنبوب أثناء جريان المائع باستخدام جهاز (NI USB-4431) حيث تم استخدم برنامج متطور لتحليل النتائج من نوع (software NI signal express 2015). أشارت النتائج إلى أن للتركيز الحجمي ورقم رينولدز له تأثير على معامل انتقال الحرارة ورقم نسلت، حيث تم مقارنة النتائج مع البحوث السابقة وكانت هناك توافق جيد. كما أظهرت النتائج أن معامل انتقال الحرارة يزداد بزيادة التركيز الحجمي لنفس رقم رينولدز. إن نسبة الزيادة تصل إلى 40% عند استخدام تركيز حجمي يصل إلى 0.4% بالمقارنة مع الماء المقطر. لنفس رقم رينولدز، معامل الانتقال الحراري الكلي ورقم نسلت يزداد بزيادة التركيز الحجمي من 0.4-0% على العكس من ذلك، الحد الأقصى لتحسين انتقال الحرارة حصلت في رقم نسلت ومعامل انتقال الحرارة ما بين 40 % و 42.8% على التوالي لرقم رينولدز 13000 التركيز الحجمي 0.4% النتائج التجريبية تشير إلى أن الحد الأدنى للزيادة في عدد نسلت ومعامل انتقال الحرارة هي 2.5 % و 2.8 % على التوالي عند عدد رينولدز 2000 والتركيز الحجمي 0.1%. كذلك أظهرت النتائج أن هناك نوعين من المؤثرات السلبية هما إجهاد القص الناتج من الاحتكاك وقيمته تعتمد على انخفاض الضغط وإجهاد القص الناتج من اهتزاز جدار الأنبوب نتيجة مرور المائع بداخله. قيم انخفاض الضغط وإجهاد القص الناتج من الاحتكاك تزداد بزيادة التركيز الحجمي وعدد رينولدز. قيم التردد الاهتزازي لجدار الأنبوب في تزايد مستمر مع زيادة إجهاد القص الناتج من الاحتكاك ونسبة زيادة تزداد بزيادة التركيز الحجمي. تم الحصول على تطابق وتقارب جيد في النتائج بين الجانبين العملي والنظري. وتم تطابق العمل التجريبي مع النماذج النظرية الثلاثة بشكل جيد، النسبة المئوية للأخطاء للقيم درجة الحرارة كانت واضحة (0.1%-11%). واعتبر اتفاق جيد بين النتائج التجريبية والنظرية. |
|---|
عناصر مشابهة
-
Heat Transfer Enhancement by Using Nanofluids in Forced Convection Laminar Flows
بواسطة: Omera, Elhassen منشور: (2017) -
Convective Nanofluid Flow in a Trapezoidal Enclosure
بواسطة: Al Weheibi, Sheikha Mansoor Nasser منشور: (2016) -
CFD Simulation of Turbulent Flow in Pipes Using Different Turbulent Models
بواسطة: Abosbaia, Alhadi A. منشور: (2017) -
Local Entropy Generation Due to Laminar Forced Convection in A Concentric Annulus
بواسطة: khasawneh, Mohammad Turki Mohammad منشور: (2000) -
A new Explictt Equation To Compute Friction Factor for Non - Newtonian Fluids In Both Circular And Non- Circular Ducts
بواسطة: Al Rajie, Osama T. منشور: (1985)
