تحلیل جریان توربولانس در کانال با استفاده از مدل های ریزقطبی

درمدل محیط پیوسته کلاسیک فرض بر این است که با داشتن میدان سرعت, می توان یک رویداد را بطور کامل توصیف کرد, یعنی برای هر نقطه مادی از محیط پیوسته یک درجه آزادی سینماتیکی در نظر گرفته میشود. همچنین فقط اثرات سینماتیکی نقاط بسیار نزدیک به نقطه مادی مورد بررسی در فونکسیونال تانسور تنش وارد میشوند. این مدل برای توصیف بسیاری از مسائل صنعتی کافی است در حالی که قادر به تحلیل پدیدههای پیچیده چون توربولانس نمیباشد. مدل محیط پیوسته کلاسیک را میتوان به سه روش تکامل داد و از آن برای بررسی دقیقتر مسائل استفاده کرد. روش اول مبتنی بر تکامل معادلات مواد با توجه به تئوری سیالات غیر محلی, روش دیگر بر مبنای تئوری سیالات ریزقطبی و سومین رویکرد استفاده توأماً از هر دو تئوری مذکور است. در مقاله حاضر به کمک روش تئوری سیالات ریزقطبی مبتنی بر مدل محیط پیوسته کسرات, یعنی تنها با افزایش درجات آزادی سینماتیکی, بدون اعمال شرط مرزی عدم لغزش پروفیلی برای جریان داخل کانال بدست آمد که بسیار شبیه به نتایج آزمایشگاهی جریان توربولاتس بوده و لغزش بر روی مرز جامد را نشان میدهد. با مقایسه پروفیل حاصل با نتایج آزمایشگاهی و همچنین پروفیلهای نیمهتجربی-نیمهتئوری موجود برای جریان توربولانس در محدوده رینولدزهای متوسط و نیز حل تحلیلِی معادله ناویر- استوکس, مشاهده گردید که تئوریهای متکامل مکانیک محیط پیوسته مانند محیط پیوسته کسرات امکانی برای بررسی مقادیر متوسط زمانی متغییرها در پدیده توربولانس فراهم میکنند.

کلیدواژه ها:

مکانیک راسیونال ، سیال ریزقطبی ، محیط پیوسته کسرات ، جریان توربولانس در کانال ، لغزش