بررسی جزئیات معادله بیلان انرژی مکانیکی کل در جریان های آشفته سه بعدی در کانال های باز با تبدیل باز شونده

بررسی موضوع تلفات و بیلان انرژی مکانیکی در کانال های باز سابقه طولانی دارد. در گذشته، فرم کلی معادله انرژی ارایه شده ، ولی در غالب موارد کاربردی، فرم متداول یک بعدی آن به صورت معادله برنولی بدون پرداختن به پیچیدگی های جریان سه بعدی آشفته به کار گرفته شده است. در تحقیق حاضر، فرم کامل تری از معادله بیلان انرژی مکانیکی کل در جریان های آشفته سه بعدی با سطح آزاد ارائه شده که در آن، بزرگی جملات مختلف با رویکرد تحلیلی و عددی قابل ارزیابی است. همچنین، رابطه ای برای محاسبه مستقیم افت انرژی از معادله فوق استخراج شده است. به منظور بررسی کاربرد رابطه مذکور در کانال های باز تبدیل بازشونده، شبیه سازی عددی سه بعدی با به کارگیری نرم افزار اپن فوم با حل معادلات ناویر استوکس، انجام و آشفتگی جریان با استفاده از مدل RSM در محاسبات وارد شده است. سپس، براساس نتایج شبیه سازی به ارزیابی سهم مشارکت جملات مختلف در معادله بیلان انرژی مکانیکی کل در جریان های آشفته سه بعدی در کانال های باز نامنظم پرداخته شده است. نتایج حاصل بیانگر تاثیر ناچزی جملاتی نظیر کار انجام شده توسط تنش های لزجی و پخش لزجی و تاثیر معنی دار اتلاف انرژی آشفتگی، تغییرات انرژی آشفتگی و کار انجام شده توسط تنش های آشفتگی است. در ادامه، در راستای شناسایی پارامترهای تاثیرگذار بر افت های موضعی و اصطکاکی تلاش به عمل آمده و نهایتا شناخت بیشتری از جزئیات معادله بیلان انرژی مکانیکی کار در مقایسه با روابط انرژی پیشین حاصل شده است.

کلیدواژه ها:

معادله بیلان انرژی مکانیکی ، افت انرژی ، شبیه سازی عددی ، روابط تحلیلی ، جریان های آشفته سه بعدی