استخراج و حل معادله انرژی جریان توربولانی سیال میکروپلار با بکار گیری اثر شکل و ابعاد مولفه های آن

در این مقاله، ابتدا ترم های انرژی مکانیکی سیال در معادلات انرژی و برنولی مورد مطالعه قرار می گیرد، سپس به بررسی پارامترهای قطبی جریان سیال میکروپلار و اثرات مربوط به چرخش ریزذرات، ممان اینرسی، تنش کوپل ایجاد شده از چرخش و تحلیل ضریب تصحیح انرژی جنبشی به عنوان عاملی اساسی در تحلیل جریان توربولانی، پرداخته می شوند. بسیاری از دانشمندان و محققان این عرصه نشان دادند که تیوری های کلاسیک سیالات، نتایج نادرستی در رابطه با رفتار سیالات پرذره و سوسپانسیون ها می دهند و قادر به مدل-سازی اثرات مربوط به چرخش میکرواسکیل ریزذرات برای جریان های توربولانی نیستند. در معادلات مربوط به ترم های انرژی مکانیکی سیال، علاوه بر انرژی جنبشی، پتانسیل و دورانی، انرژی جنبشی و کار مربوط به دوران ریزساختارهای سیال نیز در نظر گرفته می -شود. در این حالت ذرات سیال، ذرات ریز صلب و کروی فرض می شوند که با سرعت زاویه ایی قابل اندازه گیری و مستقل از سرعت خطی در حال دوران اند. در این صورت در معادله ی انرژی جریان سیال میکروپلار، اثرات مربوط به نیروهای دورانی و ریزچرخش ذرات با استفاده از محیط پیوسته کسرات مورد تحلیل قرار می گیرند. هدف از ارایه ی این مقاله شناسایی ممان اینرسی و تعیین مفهوم آن با مقایسه ی معادله ی انرژی جریان سیال میکروپلار با معادلات حاکم بر جریان کلاسیک و معادل سازی ترم های انرژی مکانیکی با معادله برنولی در تیوری کلاسیک با در نظر گرفتن ضریب تصحیح انرژی جنبشی برای مدل سازی جریان های پیچیده توربولانی و جریان سیالات پرذره می باشد. نتایج حاکی از آن است که در این تیوری با درنظر گرفتن چرخش و اثرات نیروی دورانی ریزذرات، مقادیر ممان اینرسی و ضریب تصحیح دقیق تری نسبت به تیوری کلاسیک سیالات بدست می آید و مقدار این ضریب برای ذرات کروی توپر و تو خالی به ترتیب 40/1 و 66/1 محاسبه شده است.

کلیدواژه ها:

سیال میکروپلار ، ریزچرخش ، محیط پیوسته کسرات ، نیروی دورانی