شبیه سازی عددی جریان جابجایی اجباری آرام همراه با آنالیز تولید انتروپی در یک کانال دارای دو انبساط ناگهانی - روش انسداد کردن

در تحقیق حاضر، شبیه سازی عددی جریان جابجایی اجباری آرام همراه با آنالیز تولید انتروپی، در یک کانال دو بعدی و دارای دو انبساط ناگهانی مورد مطالعه قرار می گیرند. این دو انبساط، توسط چهار پله شیب دار پسرو ایجاد شده و باعث به وجود آمدن جدایش جریان و نواحی گردابه ای می شوند. نواحی گردابه ای ایجاد شده در کانال نیز، بطور قابل توجه ای بر نرخ انتقال حرارت و میزان بازگشت ناپذیری جریان تاثیر می گذارند. اندازه زاویه شیب پله ها، یکی از مهم ترین پارامترهای موثر بر کنترل نواحی گردابه ای، نرخ انتقال حرارت و میزان بازگشت ناپذیری جریان است. در این مطالعه، بعد از محاسبه میدان های سرعت و دما، به بررسی اثرات شیب پله بر نواحی جدایش جریان، ضریب اصطکاک، عدد ناسلت، عدد تولید انتروپی و عدد بژان پرداخته می شود. برای محاسبه میدان های سرعت و دما، معادلات حاکم شامل معادلات بقای جرم، ممنتوم و انرژی برای جریان تراکم ناپذیر و پایا با استفاده از روش های حجم محدود و تکنیک های دینامیک سیالات محاسباتی حل می شوند. برای شبیه سازی سطوح شیب دار پله های پسرو در مختصات کارتزین، از روش انسداد کردن (روش ناحیه غیر فعال)، استفاده می شود. همچنین، با استفاده از روابط مربوط به آنالیز قانون دوم ترمودینامیک، به محاسبه ی تولید انتروپی و میزان بازگشت ناپذیری جریان سیال پرداخته می شود. در نهایت، تاثیر عدد بریکمن بر عدد تولید انتروپی و عدد بژان به صورت نموداری بررسی می شود.