تحلیل عددی مرز تمایز زبری سطح و موانع دیواری در جریان آرام فشار- محرک درون ریزمجراهای ناصاف

در مقاله حاضر، یک جریان آرام فشار- محرک درون ریزمجرایی متشکل از دو صفحه موازی تخت با دیواره های ناصاف شبیه سازی شده است. ناصافی های دیواره ها دارای پروفیل سینوسی به ارتفاع نسبی 15/00≤h/H≤ می باشد. هدف اصلی مقاله، تعیین مرز تمایز زبری سطح و موانع دیواری است. معادلات حاکم جریان با استفاده از روش عددی حجم محدود در یک شبکه غیریکنواخت با تعامد حداکثر خطوط شبکه در مجاورت مرزهای ناصاف و در دستگاه مختصات عمومی دو بعدی حل شده اند. در اولین گام، ناصافی های سطح یک دیواره، به دو دسته "زبری سطح" و "موانع دیواری" تقسیم بندی شده است. سپس مرز تمایز زبری سطح از موانع دیواری با به کارگیری دو معیار کیفی و کمی تعیین شده است. بر اساس معیار کیفی، هنگامی که ناصافی های سطح از نوع زبری سطح است، توزیع فشار در خط مرکزی همانند ریزمجرای کاملا صاف، خطی است. اما هنگامی که ناصافی های سطح از نوع موانع دیواری است، توزیع فشار در خط مرکزی نوسانی است. در معیار کمی، متوسط نیروهای قایم و برشی در مجاورت سطح ناصاف محاسبه و برای مقادیر مختلف ناصافی نسبی با هم مقایسه می شوند. بر اساس نتایج، در جریان آرام درون ریزمجراهای تخت ناصاف، اولا مزر تمایز زبری سطح و موانع دیواری برابر مقدار 042/0 می باشد که مستقل از ∆p است. دوما زبری سطح بر دینامیک جریان موثر است و موجب افزایش ضریب اصطکاک و کاهش دبی جریان می شود.