۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

1

- با جريان عرضي آشفتهاندر كنش جتاختالط كنترل جهتروشي نو ديواره ي كاهش نيروي پسا

۳و١يار جوادي علي ٢و١ محمد طيبي رهني ۲و١خدايار جوادي

دانشجوي دكتري، پژوهشگر ارشد عضو هيئت علمي دانشجوي دكتري، پژوهشگر ارشدedu.sharif.mehr@khjavadi

ir.ac.ari@kh_Javadi taeibi@sharif.edu

Javadi_ali@ari.ac.ir

)قيقات و فناوريوزارت علوم، تح( پژوهشكدة هوافضا ‐١ ١٤٦٦٥‐٨٣٤تهران، صندوق پستي

دانشگاه صنعتي شريف– دانشكدة مهندسي هوافضا ‐٢ دانشگاه صنعتي شريف– دانشكدة مهندسي شيمي ‐٣

بررسـي مطالعـه و اندر كنش جريان جت با جريان عرضي مورد ،هاي قبل در اين تحقيق با ديدگاهي متفاوت از روش :چكيده

در ايـن روش دو جـت . ارائه شده است آن نو جهت كنترل اين اندر كنش و كاهش ميزان اختالط ناشي از واقع شده و روشي ناشـي از ميـدان ورتيـسته انـدركنش .شود در نظر گرفته مي هاي مهار كننده اختالط عنوان جت كوچك در كنار جت اصلي به

هـاي اعث شكسته شدن قدرت و اضمحالل سـريع گردابـه ب ،هاي مهاركننده جتميدان ورتيسيته ناشي از با جريان جت اصلي در اين مقاله هدف بررسي . يابد مي با جريان عرضي به ميزان قابل توجهي كاهش اندر كنش جريان جت اصلي و شدهتشكيلي

روش عددي بكار رفتـه . باشد هاي مهاركننده اختالط مي جت عدم حضور روي ديوار در حضور و اصطكاكي و مقايسه نيروي حجم محدود استوار بوده و مسئله بر روي يك شبكه باسازمان، غيريكنواخـت و جابجاشـده بـا اسـتفاده از الگـوريتم ايبر مبن

SIMPLEهاي هاي رينولدز كه از توانائي ها از مدل آشفتگي تنش بخاطر پيچيده بودن فيزيك اين نوع جريان . حل شده است ١هاي مهار كننده اختالط بـه ميـزان بكار گيري جت با دهد كه نتايج نشان مي . ه شده است استفاد باشد، مينسبتا باالئي برخوردار

. شود قابل توجهي از نيروي پساي ناشي از اصطكاك سطح كاسته مي

پساضريب جريان جت، جريان عرضي، اختالط، آشفتگي، : كلمات كليدي

مقدمه سال است که ٥٠ بيش ازهاي روز و پيشرفته دنياست و وژيهاي متقاطع يکي از موارد مهم در تکنول مسئله جريان

موارد صنعتي، مهندسي و مسائل زيست . ]١[کنند دانشمندان و محققان بطور جدي روي آن تحقيق و مطالعه ميکنترل جريان اليه مرزي : از قبيل شود، هاي متقاطع ديده مي ش جريانمحيطي بيشماري وجود دارد كه در آنها اندرکن

اختالط سوخت و هوا در هاي توربين گازي، اي در پره کاري اليه مکشي، خنک‐هاي دمشي تفاده از جريانبا اسها، تداخل بادها با هاي احتراق، جريان گازهاي خروجي به داخل اتمسفر در هواپيماهاي عمود پرواز و راکت محفظه

1 -Semi Implicit Method for Pressure Linked Equation

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

2

صنايع ،هاي نفت هاي چاه خروجي از لولههاي هاي صنعتي، شعله کننده، دودکش هاي خنک گازهاي خروجي از برجها، درياها و هاي صنعتي با بار آلودگي حرارتي يا شيميائي به داخل رودخانه ها، تخليه پساب و پااليشگاهپتروشيميبسياري از فرآيندهاي موجود در ، انشعاب مجاري در صنايع آب و فاضالب، صنايع کشاورزي و عمراني، ها اقيانوس

جانبي ، جت ورودي به محفظه واکنش در توليد نانو وروديهاي ي شيمي مانند راکتورهاي با جريانزمينه مهندسبسياري موارد ديگر كه در اينجا ذكر وهاي مورد استفاده در اختالط مايعات غير قابل امتزاج هاي کربن، جت تيوب . اند نشده

بخصوص در حـالتي كـه از ،اند ها بسيار پيچيده نهاي فيزيكي بوجود آمده در اين نوع جريا ساختار پديده انـواع :ي چـون واردبـه مـ تـوان مـي هـا از جمله اين پديده . )مانند مسئله حاضر (يك طرف محدود به ديواره شوند

هـاي ضـعيف اليـه هاي برگشتي، گردابه گرد، جريان ‐هاي خالف ل اسبي شکل، جفت گردابه هاي نع مختلف گردابه اي و انـواع مختلـف هـاي ديـواره اليه مرزي، جتاي هاي برشي آشفته چند اليه ، جريان يارپيچهاي م مرزي، جريان

مکانيزم تـداخل و . ]٣ و ٢[ .، اشاره كرد شوند هائي که در پائين دست سوراخ جت تشکيل مي ها و ورتيسيته گردابه :آنها عبارتند از رد که مهمترين هاي زيادي بستگي دا اندرکنش جريان جت با جريان عرضي به عوامل و پارامتر

:]۳[ ١)نسبت تزريق (باشد كه در واحد سطح به صورت زير ميجريان عرضي و جتنسبت دبي جرمي ‐١

cfcf

jetjet

VV

Mρρ

=&

مربـوط بـه جريـان cf٢ مربوط به جريان جت و زير نـويس jet نسبت تزريق، زيرنويس Mکه در آن، در رابطه فوق، اگر چگالي هر دو سيال يکسان باشد اين نسبت به صـورت زيـر . باشد اصلي مي عرضي يا :شود ساده مي

CF

jet

VV

R =

.شود مي نسبت سرعت ناميده R، ١‐٢در رابطه فاصله ‐٥ ،]۶[ طول کانال ‐٤ ،]۵[ جت خروجي هندسه سطح مقطع‐٣، ]۴[نسبت چگالي دو جريان ‐٢

شدت آشفتگي ‐٦، ] ۷ [هائي که چندين جت ورودي وجود دارد هاي جت نسبت به يکديگر در جريان راخسوزاويه حاده بين سرعت ورودي ( نسبت به جريان عرضيي تزريقزاويه جت ‐٧، جريان عرضي و جريان جت

عدد ‐٩و ]۱۰ و ۷ [ به يكديگرتهاي جت تزريقي نسب چيدمان سوراخ‐٨، ]٩و ۸ [)جت با سطح پره :شود رينولدز جت که بر اساس سرعت و قطر هيدروليکي سطح مقطع سوراخ جت به صورت زير تعريف مي

.Reµ

ρ jetjetjetjet

DV=

هاي قرار گرفته در معرض دماهاي باال يکي از مسائل اساسـي و قابـل بحـث در کاري سطوح جداره خنک از الکترونيـک و کـامپيوتر گرفتـه تـا نـساجي، ،در صـنايع مختلـف . سـت هاي نوين و پيشرفته صنعتي ا تکنولوژي

ها و کمپرسـورهاي موجـود در توربين صنايع دريائي و هوافضائي، گري، پتروشيمي و پااليشگاه، نفت و گاز، ريخته ت کاري سطوح انتقال حرارت يکي از مـشکالت و معـضال هاي مولد برق، مسئله خنک ها و نيروگاه سيستم پيشرانه هاي گازي ارتباط مستقيم با افزايش دماي گازهاي ورودي بـه تـوربين افزايش راندمان توربين . رود مي اصلي بشمار

از ،شـود دارد، اما اين افزايش دما بايستي با مالحظه صورت گيرد وگرنه باعث صدمه زدن بـه اجـزاي تـوربين مـي

1 Blowing Ratio 2 Cross Flow

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

3

. هـاي تـوربين اسـت کـاري پـره با ايـن مـشکل خنـک هاي عملي جهت برخورد يکي از راه . هاي توربين جمله پره است که مورد تحقيق و هاست كه سالکاري اجزاي سيستم پيشرانش موتورهاي هوافضائي هاي مختلف خنک روش

.بررسي واقع شده استهاي جداگانه با وجود تاثير کمتر، بيشترين اي سه بعدي با تزريق از سوراخ کاري اليه در حال حاضر، خنک

سانتيمتر /. ١تا /. ٠٥هائي به قطر در اين حالت، هواي خنک گرفته شده از کمپرسور از طريق سوراخ . داردرا رد کاربدر . باشد ها مي ها نسبت به هم معموال چند برابر قطر سوراخ فاصله سوراخ . شود يا بيشتر بر روي سطح پره دميده مي

شـود، طبيعـت دميده مي) گازهاي داغ( داخل جريان اصلي وقتي جريان جت خنک به ،اي سه بعدي کاري اليه خنکهائي کـه قـبال در مـورد انـدر بنابراين، تمامي پيچيدگي . جريان از نوع اندرکنش جريان جت با جريان عرضي است

فيزيک انتقـال حـرارت بـين ،کاري در اين روش خنک .حضور دارند نيز هاي متقاطع گفته شد در اينجا کنش جريان از نوع انتقال حرارت جابجائي است و اثرات تـابش و کاري ، غالبا ک، سيال داغ و سطح مورد خنک سيال جت خن

باشد و تمامي پارامترهائي که اندرکنش ميدان دما تنها وابسته به ميدان سرعت مي ، بنابراين .هدايت بسيار اندک است .گذارد مي نيزاثيردهد، بر ميدان حرارتي ت هاي متقاطع را تحت تاثير قرار مي جريان

دهد كه تمامي تحقيقات پارامترهاي موثر ذكر شده در اندركنش جريان جت با جريان عرضي نشان مي هاي هندسي شوند به كميت محدود مي،اي كاري اليه گذشته براي كنترل ميزان اختالط و باال بردن راندمان خنك

يا اعداد بدون بعدي چون عدد رينولدز ... ها و چيدمان سوراخها، شكل سوراخ، زاويه تزريق، فاصله سوراخ:مانند .جت و جريان اصلي، نسبت دانسيته و يا شدت انرژي آشفتگي جريان جت و يا جريان اصلي

نگريسته شده و با ارائه يك شيوه جديد و كامال متفاوت با آنچه موضوع با ديدگاهي نو به ،در اين تحقيق از ،در اينجا . هاي متقاطع مورد مطالعه واقع شده است ، مسئله اندركنش جريان گرفته كه در چند دهه گذشته صورت

بمنظور نيـل . هاي ورتيسيته توليد شده هنگام ورود جريان جت به جريان عرضي استفاده شده است اندركنش ميدان . ظر گرفته شده اسـت هاي مهار كننده اختالط در كنار جت اصلي در ن دو جت كوچكتر به عنوان جت ،به اين هدف

هاي مهار كننده اختالط، قـدرت گردابـه جت ميدان ورتيسيته در اثر اندركنش ميدان ورتيسيته ناشي از جت اصلي و هاي مهـار كننـده اخـتالط وجـود ندارنـد تشكيل شده از جت اصلي به ميزان قابل توجهي نسبت به حالتي كه جت

]١١[ اي كاري اليه مگير بازدهي خنك افزايش چش : از جمله ،دي دارد اين عمل مزاياي بسيار زيا . كند كاهش پيدا مي .پردازيم در اين مقاله بيشتر به كاهش نيروي پساي اصطكاكي مي. و كاهش نيروي پساي اصطكاكي

معادالت حاكم

١نولـدز متوسط گيري شده زماني به شيوه ري ساستوك‐، عبارتست از معادالت ناوير انيمعادالت حاكم بر ميدان جر :شوند كه به صورت زير نوشته مي

:معادله بقاي جرم ‐١ )۱( 0=

∂∂

i

i

xU

1 Reynolds Averaging Navier-Stocks Equation (RANS)

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

4

:معادالت بقاي اندازه حركت ‐٢

)۲( )( jij

uux

ρ−∂∂+

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

∂∂

+∂∂

∂∂+

∂∂−=

∂∂

i

j

j

i

jij

ij x

UxU

xxp

xU

U µρ

معروف بوده و جهت ولدزهاي رين تنش به ظاهر شده،در معادالت فوقكه در اثر متوسط گيري −jiuuρعبارت . شودمدلبسته شدن سيستم معادالت بايستي به نحوي

سازي آشفتگي مدل

مختلـف ين نـوع دهـا وجـود چنـ هاي اين نوع جريـان همانطور كه قبال هم گفته شد، از مهمترين ويژگي ن آشـفته در همچنين بايد توجه نمود كه فـرض ايزوتـرپ بـودن جريـا . باشد طول، سرعت و زمان مي هاي مقياس

ايـن انتخاب يك مدل آشفتگي که بتواند در شـرائط فـوق بخـوبي . باشد اينگونه مسائل به هيچ وجه قابل قبول نمي جهت پيش بيني ميـدان ١استفاده از شبيه سازي مستقيم . بسيار حائز اهميت است سازي نمايد، جريان پيچيده را شبيه

سـازي اسـتفاده از رهيافـت شـبيه ، از طرفـي .يار زيـاد اسـت جريان فوق مستلزم صرف هزينه و زمان اجرائي بـس هـاي برخـورد بـا بنـابراين، يکـي از مناسـبترين روش . نيز مشكالت مربوط به خود را داراست ٢هاي بزرگ گردابه

. است مناسب و بکار گيري مدلسازي آشفتگيRANS رهيافتاينگونه مسائل استفاده از

ي پيچيـده مـورد نظـر ايـن ها سازي جريان بيني خوبي در شبيه پيش معموالاي هاي آشفتگي دو معادله مدل استفاده شـده است كه از قابليت باالتري برخوردار٣هاي رينولدز آشفتگي تنش از مدل،به همين دليل. ندارندتحقيقشـفتگي كـه در محاسـبه لزجـت آ ،هاي رينولدز بايد در نظر داشت كه در كنار حل معادالت تنش ،البته. ]١٢ [است

حل يـك مـدل آشـفتگي يـك يـا دو ، بدين ترتيب . ضروري است ،شود هاي رينولدز ظاهر مي معادالت انتقال تنش به عنوان مـدل ] ۱۳[ SST٤ مدل آشفتگي ،در اينجا . هاي رينولدز همواره وجود دارد اي در كنار معادالت تنش معادله

:هاي رينولدز به صورت زير استفاده شده است ش تن كنار مدلاي بكارگرفته شده در آشفتگي دو معادله )۳(

( )⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

∂∂+

∂∂+−

∂∂=

jtk

jj

iij x

kx

kxU

DtkD µσµρωβτρ *

)۴( ( )⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

∂∂+

∂∂+−

∂∂

=j

tjj

iij

t xxxU

DtD ωµσµβρωτ

νγρω

ω2( )

jj xxkF∂∂

∂∂−+ ω

ωσρ ω

1112 2

: عبارت است ازهاي رينولدز معادله انتقال تنش

)۵(

( ) ( )=∂∂+

∂∂

jikk

ji uuUx

uut

ρρ ( )[ ]+++∂∂− jikikjkji

k

uupuuux

δδρ ( )⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡∂∂

∂∂

jikk

uuxx

µ

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

∂∂

+∂∂

−k

ikj

k

jki x

Uuu

xU

uuρ ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

∂∂

+∂∂

+i

j

j

i

xu

xu

pk

j

k

i

xu

xu

∂∂

∂∂

− µ2 ( )jkmmiikmmjk uuuu εερ +Ω− 2

1 Direct Numerical Simulation (DNS) 2 Large Eddy Simulation (LES) 3 Reynolds Stress Model (RSM) 4 Shear Stress Transport

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

5

متدولوژي عددي

جابجاشـده و هـاي حجـم محـدود بـر روي يـك شـبكه باسـازمان، معادالت حاكم بر اسـاس روش ،در اين مقاله جهـت ايجـاد ارتبـاط بـين . شـود ها گسسته مي ديكي سوراخ جت و ديواره ها در نز غيريكنواخت با فشردگي سلول

هـاي لزجـت و گسسته سازي ترم و استفاده شده ١SIMPLE از الگوريتم ،معادله پيوستگي و معادله اندازه حركت در نهايت معادالت جبـري خطـي . است بر اساس روش هيبريد صورت گرفته هاي جابجائي در معادالت انتقال ترم . است حل شده٢ سه قطري روش تكرار خط به خط، توسط الگوريتم ماتريس به،ي شدهساز

فيزيك مسئله و شرائط مرزي صورت ]۱۴[ و همكارانش بر اساس كارهاي آزمايشگاهي آجرش كه دهد جريان را نشان مي دامنه فيزيكي ۱شكل

در نظرگرفته شـده /.۵ و نسبت تزريق برابر متر برثانيه ۵/۵ سرعت جريان جت ورودي برابر آن، در كه گرفته است بـر ( ميليمتر منظور شـده و عـدد رينولـدز جريـان جـت ۷/۱۲ به جريان عرضي برابر ورديقطر كانال جت . است

بعد يها بر حسب قطر كانال جت ب تمامي طول . باشد مي ۴۷۰۰برابر ) اساس سرعت ورودي جت و قطر كانال جت . اند شده

شـرط مـرزي ‐۱: در اين مسئله پنج نوع شرط مرزي وجود دارد كه عبارتنـد از ،۱جه به شكل با تو : شرائط مرزي ‐۲، يكي براي جريان عرضي و ديگري بـراي جريـان جـت ،ي ورودي وجود داردز در اينجا دو شرط مر ‐ورودي

نحـوه . شرط مـرزي خروجـي ‐۵ و صلب رشرط مرزي ديوا ‐۴ شرط مرزي پرويوديك ‐۳شرط مرزي جريان آزاد، .در نظر گرفته شده است ] ۱۲[ بر اساس مرجع فوق شرائط مرزياعمال

به شبكه حلمطالعه عدم وابستگي حـل شـده )۱جـدول ( شبكه مختلـف ۴ها به شبكه محاسباتي، مسئله بر روي جهت بررسي عدم وابستگي جواب

نشان ۲نطور كه شكل هما. كميت حساسي چون انرژي جنبشي آشفتگي جهت اين بررسي انتخاب شده است . استباشند و اين خـود حـاكي از ايـن هاي مختلف خيلي به هم نزديك مي هاي گرفته شده بر روي شبكه جواب ،دهد مي

حالت شبكه مختلف كه در جـدول ۴ از بين .است حل داست كه نتايج بدست آمده مستقل از شبكه محاسباتي مور .نظر گرفته شده است حالت سوم به عنوان شبكه انتخابي در ،ذكر شده ۱

نتايج و عـددي LDV3 هاي عددي، نتايج با كارهاي آزمايشگاهي هاي بدست آمده از روش جهت ارزيابي صحت جواب

مدل آشـفتگي ( ]۱۵ [ نتايج عددي كيماسي و طيبي رهني باهمچنين، ]۱۴[ و همكارانش آجرش )k-εمدل آشفتگي (SST(، ميانگين سرعت نمودارهاي مؤلفه ۳شكل . اند مقايسه شده )U( دهـد مختلف نشان مـي يها را در موقيعت .

1 - Semi Implicit Method for Pressure Linked Equation 2 - Three Diagonal Matrix Algorithm (TDMA) 3 -Laser Doppler Velocimetry

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

6

. هـاي آزمايـشگاهي هخـواني خـوبي دارد بـا داده در ايـن تحقيـق نتايج بدست آمده دهد كه نشان مي مقايسه نتايج ، برخـوردار اسـت هـا بيني اين نوع جريان باالتري در پيش بسيار هاي رينولدز از قابليت مدل آشفتگي تنش ،همچنين

. مفصل توضيح داده شده است طوربه ]۱۲[ت اين موضوع در مرجع علاي در پـائين هاي فيزيكي پيچيده پديده،شود وقتي يك جريان جت وارد يك جريان عرضي مي ،بطور كلي

، هـاي مـارپيچي هاي برگشتي، جريـان هاي مختلف، جريان حضور گردابه : از قبيل دهد، روي مي دست جت تزريقي هاي اندركنش جريـان جـت بـا جريـان ها كه از ويژگي يكي از اين پديده . ]٣ و ٢[... و رشي چند اليه هاي ب جريان

درحاليكه كه بالفاصله در پائين دست جت تشكيل شده و استگرد‐هاي خالف عرضي است، تشكيل جفت گردابهقـدرت ايـن گردابـه و . )۴شكل ( گيرد، از ديوار نيز فاصله مي كند جريان به سمت پائين دست حركت مي با همراه

قدرت اين گردابه هر چه . ]۱۲ و ۳، ۲ [دارد ميزان نفوذ آن به داخل اليه مرزي جريان اصلي بستگي به نسبت تزريق در بـسياري از فرآينـدهاي زيـاد انـدركنش ايـن . اندركنش آن با جريان اصلي نيز بيشتر خواهـد بـود تر باشد، قوي

ميزان چه هر ي،هاي توربين گاز اي پره كاري اليه در خنك ،به عنوان مثال . آيد ار مي اي نامطلوب بشم مهندسي پديده اكثـر . كاري باالتر خواهد بود ميزان بازدهي خنك ،كننده و جريان عرضي داغ كمتر باشد اندركنش جريان جت خنك

در . ]۱۰‐۴ [شـود مي محدود ذكر شده در مقدمه پارامترهاي ، به روي كنترل اين اندركنش قبلي انجام شده مطالعات در كنتـرل ايـن آمـد جديـد و بـسيار كار ي روش ،گرفته با ديدگاهي متفاوت از آنچه كه تا كنون صورت ،اين تحقيق

ترين آنها تحت اند و در نهايت موفق هاي مختلفي مورد تست و ارزيابي قرار گرفته روش . شده است اندركنش ابداع .اختالط مورد قبول واقع شدهاي مزدوج مهار كننده عنوان جت

از آنجـائي . شود مي در نظر گرفته اختالط دو جت كوچك مهار كننده ، در كنار جت اصلي ، در اين روش هاي تزريقي بستگي جت اي به ميزان دبي جرمي هواي خنك تزريق شده از كانال كاري اليه ميزان اثربخشي خنك كه طـرح هـاي سـه جـت در اي است كه در نهايت جمع سطح مقطع گونهها به جديد توزيع سطح مقطع طرح در ،دارد

ميـزان دبـي جرمـي ، بنابراين.شد برابر است ميعرضي جديد با سطح مقطع جتي كه در حالت معمولي وارد جريان هاي معمول را در كنـار هـم نـشان هندسه طرح جديد و طرح ۵شكل . هواي دميده شده در دو حالت يكسان است

هاي مهار كننـده اخـتالط بطور شماتيك نشان داده شده كه جريان عرضي در برخورد با جت ،ن شكل دهد، در اي مي جهت پاسخ دادن به اين سؤال كه تغيير هندسه مربعي به مستطيلي ممكـن اسـت ،همچنين. شود منحرف مي چگونه

با هندسه يكسان و ابعاد برابـر گونه تغييرات شود، نتايج در حالتي كه فقط يك جريان جت از كانالي باعث بروز اين هـاي اين موضوع اثر جت .است مورد مطالعه قرار گرفته ،شود با كانال جت اصلي طرح نوين وارد جريان عرضي مي

وقتـي يـك جريـان جـت وارد جريـان عرضـي ،همانطور كه قبال اشاره شد .كند تر مي روشن را مهار كننده اختالط سـمت شود و در يك مسير مارپيچ بـه د در پائين دست كانال جت تشكيل مي گر‐ خالف يك جفت گردابه ،شود مي

نكته . كوچك مهار كننده اختالط نيز صادق است يها اين موضوع در مورد جت . كند پائين دست جريان حركت مي هـاي شـود جفـت گردابـه مـي هاي مهار كننده اختالط در كنار جت اصلي تعبيـه بسيار مهم اينجاست كه وقتي جت

در حاليكـه جت اصلي هاي تشكيل شده از جفت گردابه و اختالط مهار كننده يها گرد تشكيل شده از جت ‐الفخهاي تـشكيل شـده توسـط اندركنش ورتيسيته الف‐۶ شكل .كنند چرخند با هم تداخل مي در جهت عكس هم مي

دهـد كـه چگونـه نـشان مـي اين شـكل بخـوبي . هد را نشان مي هاي مهار كننده اختالط و جت اصلي تزريقي جت .شـود جـت اصـلي مـي از هاي مهار كننده اختالط باعث شكسته شدن و اضمحالل قدرت گردابه تشكيل شده جت

بـا بكـار . دهـد نشان مـي هاي مهار كننده اختالط جهت گرد را در غياب جت ‐هاي خالف جفت گردابه ب‐۶شكل

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

7

بحـث حاضر ،در مقاله ]. ۱۲ [ آيد مياي بوجود اري اليه ك بازدهي خنك در افزايش تحولي بزرگ ،بردن اين تكنيك . گرفته است تجزيه و تحليل قرار شده و مورد جديد مطرحطرحناشي از ديواره در اين اصطكاكي نيروي

روي كند بحث نيـروي پـسا ن خطور ميالتي كه به ذها از اولين سؤ،شود وقتي اين روش جديد مطرح مي اين سوال بايد به اين نكته اشاره كرد كه عملكرد اين روش در رسيدن به يك روش جديد در پاسخ به .ديواره است

گيـر اي به قدري چشم كاري اليه خنك در كنترل اختالط اندركنش جت با جريان عرضي و افزايش بازدهي و كارآمد در . د و غير قابل انكار اسـت است كه اگر نيروي پساي ديواره نيز افزايش يابد بازهم استفاده از اين روش بسيار مفي

كه اين نيرو چيزي نيست جـز گراديـان سـرعت توان گفت ميه ربررسي نيروي پساي ناشي از اصطكاك روي ديوا هـاي سـرعت روي ديـواره در حـضور و عـدم در تجزيه و تحليل اين مسئله پروفيـل ،به همين خاطر . هروي ديوار .گيرد هاي مهاركننده اختالط مورد ارزيابي قرار مي و اثر جتشدههاي مهار كننده اختالط بررسي حضور جت

ــكل ــرعت ۷شــ ــه ســ ــاي مؤلفــ ــت را)U(نمودارهــ ــت Z/D=0 در موقعيــ ــاي و موقعيــ هــX/D=1,3,8,15 در موقعيـت مشخص اسـت، اين نمودار در همانطور كه . دهد نشان مي X/D=1 ميـزان جريـان

كه خود به نوعي معرف قدرت گردابـه شود بيشتر است يك جت وارد جريان عرضي مي برگشتي در حالتي كه فقط ،در ايـن موقعيـت . )اين موضوع به شكل هندسـي سـوراخ تزريـق نيـز بـستگي دارد (تواند تلقي شود بيشتر نيز مي

ايـستي دقـت ب ).البته با عالمت منفي ( در حالت يك جته بيشتر از حالت سه جته است ه ديوار گراديان سرعت روي پـسا كرد كه گراديان سرعت منفي كه به معناي برگشت جريـان اسـت از طرفـي ديگـر بـه معنـاي كـاهش نيـروي

،كنـيم هر چه به سمت پايين دست جريـان حركـت مـي . شود محسوب مي نيز اصطكاكي در راستاي حركت جريان جت جريان شكل توسـعه يافتـه لاناميزان اندر كنش جريان جت با جريان عرضي كمتر شده و در نواحي دور از ك

دهند كه اگـر چـه در اين نمودارها نشان مي. كامال مشهود است X/D=15ت ي اين موضوع در موقع.گيرد بخود مي ولي در پـائين دسـت جريـان و نـواحي ، گراديان سرعت روي سطح در طرح نوين بيشتر است ،نزديكي كانال جت

) X/D=40 تـا X/D=8اندكي باالتر از (شود ميدان جريان را شامل مي دور از كانال جت تزريقي كه قسمت اعظم شـود پروفيل سرعت در حالتي كه هيچگونـه جتـي وارد جريـان نمـي ،جهت مقايسه . شود اين موضوع برعكس مي

دقـت در . نيز حل شده و نتـايج آن در كنـار بقيـه مـوارد آورده شـده اسـت )ميدان جريان روي يك صفحه تخت (شـود گراديان سرعت در حالتي كه جتي بـه جريـان عرضـي وارد نمـي ،دهد كه در تمامي مقاطع ان مي نمودارها نش

.بيشتر از بقيه موارداست نــشان X/D=1,3,8,15هــاي و موقعيــتZ/D=-0.5 را در )U( نمودارهــاي مؤلفــه ســرعت ۸شــكل

ال جت خروجي در طرح نوين بيشتر گراديان سرعت در نزديكي كان پيداست، اين نمودارها از همانطور كه . دهد مي كمتـر جديد گراديان سرعت در طرح ) X/D=40تا X/D=5از حدود ( ولي در نواحي پائين دست جريان ،است

حل شده براي مقايسه در ي تخت كه به صورت عدده پرفيل سرعت صفح،در اينجا نيز. هاي معمولي است از حالت .ها آورده شده است كنار بقيه پروفيل

. دهـد نـشان مـي X/D=1,3,8,15هـاي و موقعيـت Z/D=-1 در را )U( هـاي سـرعت پروفيل ۹ شكل هـاي گراديان سرعت در تمامي مقاطع براي طرح نوين كمتـر از طـرح مشخص است، نمودارها در همانطور كه اين

ل سـرعت هاي سـرعت شـبيه پرفيـ پرفيل،هاي معمولي روششود كه در معمولي است و اگر دقت كنيم مشاهده مي هـاي معمـولي بـه ايـن هاي تزريقي در طـرح اين است كه اثر جت اين امر علت اصلي .باشد مي تخت هروي صفح

.ماند همچنان دست نخورده باقي مينواحيكند و ميدان جريان عرضي در اين مناطق نفوذ نمي

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

8

د ايـن اسـت كـه بطـور توان برداشت كر هاي سرعت در نمودارهاي قبلي مي اي كه از بررسي پرفيل نتيجه كمتـر از گردايان سرعت روي سطح براي طرح نـوين ) هاي خروجي بجز در نواحي خيلي نزديك به جت (ميانگين

. هاي معمولي تزريق جت به داخل جريان عرضي است طرح اين شكل مقدار سـرعت درسـت در .توجه شود ۱۰شتر از اين موضوع به شكل يجهت حصول اطمينان ب

توان گفت كه مقدار سرعت روي اولين سلول از با توجه به رابطه زير مي . دهد را نشان مي هالي ديوار اولين سلول با : استهديوار تقسيم بر فاصله اولين سلول از ديوار به نوعي معرف گراديان سرعت روي ديوار

)۶(

00 −−

=∆∆=

∂∂

= p

Wp

WY YUU

YU

YU

،همچنـين . اسـت ه معرف فاصله اين نقطـه از ديـوار YP و رمعرف سرعت در اولين نقطه بعد از ديوا UPكه در آن

Uw بـه صـورت زيـر ه گراديان سرعت روي ديوار ،بنابراين. كه مقدار آن صفر است بوده ه برابر سرعت روي ديوار :خواهد بود

)۷( p

p

p

p

Y YU

YU

YU =

−−

=∂∂

= 00

0

مقايسه مقدار سرعت روي اولين ،ست براي تمامي نقاط در راستاي جريان ثابت اYP چون ،با توجه به تفاسير فوق

. استه در نتيجه روي ديوار و در راستاي جريان مانند مقايسه گراديان سرعت در اين نقاطهها از ديوار سلول بجز در نواحي ،ه گراديان سرعت روي ديواربطور كليبيانگر اين مطلب است كه ۱۰شكل توجه در

با توجه به . هاي قبلي است براي طرح جديد كمتر از حالتجريان در قسمت اعظم ميدان،نزديك به خروجي جتو در (از گراديان سرعت است كه ناشي روي ديوار انتظار ميرود كه ميزان تنش برشي،نتايج مشاهده شده تا كنون

جهت بررسي اين موضوع. باشد مي هاي معمولي در طرح جديد كمتر از حالت)نتيجه نيروي پساي ناشي از ديواره .كنيم نگاه مي ۱۱به شكل

از مقطعي به )هاي ثابتX/Dبا در نظر گرفتن (از آنجائي پروفيل سرعت در عرض كانال جريان اصلي آن در عرض متوسط جهت بررسي نيروي پساي ديواره در راستاي حركت جريان بايستي ،كند مقطع ديگر تغيير مي

در راستاي عرض كانال )تنش برشي (ضريب نيروي پسا از ،به همين دليل. كانال مورد بررسي قرار گيرد ه براي محاسبه ضريب نيروي اصكاك روي ديوار.شود و تغييرات آن در طول كانال بررسي ميشود ميگيري متوسط

:دشو موضعي به صورت زير تعريف مي اصطكاكي بطور كلي ضريب نيروي. از روابط زير استفاده شده است

)۸( ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=2

21 U

C wf

ρ

τ

باشد كه به تنش برشي در روي ديوار مي τωو ،چگالي سيال ρ ،يك عدد بدون بعد Cf دقت شود كه در رابطه فوق

: قابل محاسبه است زيرصورت)۹(

.0=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂=

yw y

uµτ

. استفاده شده است۷ از رابطههي ديوار رومحاسبات كامپيوتري گردايان سرعت در ،همانطور كه مشاهده شد

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

9

كاك در طرح ط ضريب نيروي اصمقدار انتظار ميرود كه ،كنند بيان ميقبلهاي نمودارنتيجه كههمانطورگيري نمودار ضريب پساي متوسط۱۱شكل . هاي موجود باشد كمتر از طرح،نوين ارائه شده توسط محققين حاضر

شود مشاهده مي،با توجه به اين نمودار .دهد ه از مركز جت اصلي نشان ميشده در عرض كانال را بر حسب فاصلكاك طرح ط در قسمت اعظم ميدان جريان ضريب اص،هاي خروجي كه بجز ناحيه كوچكي در نزديكي ناحيه جت

در اندرجديدبررسي اين نمودار نشان ميدهد كه بكارگيري روش . هاي معمولي است نوين به مراتب كمتر از طرحجهت بررسي . كاهش نيروي پساي ديواره را بهمراه خواهد داشت% ۲۰كنش جريان جت با جريان عرضي حدود

كاك طهاي متقاطع، ضريب اص ن هاي تزريقي بر ضريب نيروي پساي ديواره در جريا يك مقايسه كلي روي اثر جتدر اين حالت . واقع شده استشود مورد تجزيه وتحليل در حالتي كه هيچ جريان جتي وارد جريان عرضي نمي

حل ) بجز ناحيه جت(مسئله براي يك صفحه تخت با شرائط جريان وردي يكسان و اعمال شرائط مرزي مشابه از آنجا كه جواب ،همچنين. هاي تزريقي مورد بحث واقع شده است شده و ضريب اصطكاك آن در كنار جت

نتايج حاصل از روابط ،ي يك صفحه تخت وجود داردرو نيروي پساي ديوارهتحليلي براي بدست آوردن ضريب نشان داد كه در يك ١ بالزيوس،در اين حالت. استتحليلي روي يك صفحه تخت نيز مورد بررسي قرار گرفته

:شود جريان آشفته، داخل لوله صاف تنش برشي از رابطه زير محاسبه مي

) ۱۰( .4/1

20225.0 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

δυρτ

UUw

نيز براي يك صفحه تخت صادق Re<5*107>105*5شان دادند كه اين رابطه در محدوده گرونو ن و شولتز،بعدا رابطه توان يك هفتم سرعت نيز براي پروفايل سرعت در يك اليه مرزي آشفته كه به صورت زير ،همچنين. است

:]۱۶[ شود صادق است نوشته مي

)۱۱( 7/1

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=δyUu

با گراديان فشار صفر در راستاي حركت جريان، با نوشتن معادالت اليه مرزي و ناپذير براي يك جريان تراكم :يدآ بدست مي رابطهانتگرال گيري

)۱۲(

[ ] 5/1Re0577.0

xfC == for 5*105<Re<5*107

. آورده شده است۱۱ل كه نتايج آن در شكمحاسبه نمود را هروي ديوار توان تنش برشي مي،۱۲با استفاده از رابطه

ضريب نيروي پساي محاسبه شده به براي يك صفح تخت ‐۱ :چند نكته نهفته است ۱۱در شكل به داخل جريان هنگامي كه جريان جت‐۲ ،بقت داردصورت عددي با دقت بسيار خوبي با رابطه تحليلي مطا

طرح نوين ضريب نيروي پساي در ‐۳ ،يابد كاهش مي ضريب نيروي پساي اصطكاكي،شود عرضي دميده مي تزريقي به سمت پائين دست، ميدان يها جت با دور شدن از كانال‐۴ واصطكاكي ناشي از ديواره كمترين است

ميل كرده و ضريب پساي اصطكاكي نيز زياد ) جريان ورودي(جريان به سمت يك ميدان جريان توسعه يافته آشفته در تفسير اينكه به هنگام تزريق جت به داخل .كند تخت ميل ميشده و به سمت ضريب پساي اصطكاكي صفحه

اما . است نمودارهاي فوق بيانگر اين مطلب ،آيد ضريب نيروي پساي اصطكاكي پائين مي، چراجريان عرضي

1 Blasius

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

10

،شود شود كه وقتي جريان جتي به داخل يك جريان آشفته عرضي تزريق مي اين موضوع از اينجا ناشي مي،فلسفهخورد و يك سرعت جريان آشفته عرضي كه از گراديان شديدي روي ديوار نيز برخوردار است به هم ميپروفيل كه در ۱۰ الي ۷ هاي همانطوركه نمودارهاي شكل. آيد جديد در نزديكي سطح بوجود ميسرعت پرفيل

هاي رضي جتدهند، پروفيل جديد تشكيل شده در حيطه نفوذ ع نشان مي است،هاي مختلف رسم شده موقيعت خودهاي خاص تزريقي و تا منطقه قابل توجهي پائين دست كانال جت ديگر پروفيل جريان آشفته با ويژيگي

هائي هستند كه گراديان آنها در نزديكي سطح نسبت به بلكه پرفيل،نيستند) وجود گراديان شديد نزديك سطح( اثر آنها در هرچه يقي در عرض كانال بيشتر باشد وهاي تزر هرچه ميزان نفوذ جت،حال. جريان آشفته كمتر است

را بيشتر تحت تاثير عرضي فيل سرعت جريان آشفتهو ميزان برهم زدگي پر،پائين دست كانال جت ماندگارتر باشد نشان ۱۱ الي ۷هاي همانطور كه شكل.آيد تر مي ن ضريب نيروي پساي اصطكاكي نيز پائيدهد و نتيجتا قرار مي

) در طول و عرض كانال( هاي تزريقي كنيم اثر جت چه به سمت پائين دست كانال جت حركت ميدهد هر ميفيل سرعت جريان و پروفيل سرعت به سمت پر،گيرد گي بخود مي تر شده و جريان بيشتر حالت توسعه يافته كمرنگ

۱۱ همانطور كه شكل و شود گراديان سرعت روي سطح زياد مي،كند ميل ميصفحه تختآشتفه توسعه يافته روي شود به سمت حالتي كه جتي تزريق دهد ضريب نيروي پساي اصطكاكي در حالتي كه جت تزريق مي نشان مي

واضح و مبرهن است كه چرا ضريب نيروي اصطكاكي در طرح ، با توجه به توضيحات فوق.كند شود ميل مي نمي . هاي معمولي است نوين به مراتب كمتر از طرح

رينتيجه گي

هاي مهار كننده اختالط، جهت كنترل اندركنش جريان جت با جريان عرضي روشي نو، استفاده از جتدر اين مقاله كاهش نيروي پساي اصطكاكي نسبت به % ۲۰دهند كه بكارگيري روش جديد ارائه شده حدود نتايج مي. ارائه شدهاي مهار ته جت اصلي با ميدان ورتيسيته جتاندر كنش ميدان ورتيسي. هاي معمولي بهمراه خواهد داشت حالت

نشان بدست آمدهنتايج. شود ميكننده اختالط باعث شكست قدرت گردابه جت اصلي و اضمحالل سريع آن چرا .آيد ضريب اصطكاك سطحي پائين مي،عرضي كه هنگام تزريق يك جريان جت به داخل يك جريان دهد ميفيل و متحول شده و يك پر، گراديان شديدي روي سطح برخوردار استفيل سرعت جريان آشفته كه ازو پر،كه

شده هر چه قدرت نفوذ عرضي جريان جت تزريق.آيد روي سطح بوجود مييسرعت جديد با گراديان كمتر در . خواهد بودباالتر اصطكاكي پساي مقدار كاهش ضريب،بيشتر و ميزان ماندگاري آن در طول كانال باالتر باشد

فيل سرعت به سمت و ميدان جريان شكل توسعه يافته بخود گرفته و پر، كانال جت ازائين دست و دورنقاط پكند و در نتيجه ضريب اصطكاك ديواره نيز به سمت ميل مي)صفحه تخت (فيل سرعت جريان عرضي وروديوپر

.كند شود ميل مي حالتي كه جتي تزريق نمي هنگامي كه جريان جت به داخل جريان عرضي دميده ‐۱ : گفتتوان با توجه به نتايج بدست آمده مي

تزريقي ميدان جريان به يها جت با دور شدن از كانال‐۲ ،يابد كاهش ميديواره ضريب نيروي پساي ،شود مي نيز زياد شده و به ديواره ضريب پساي ،ميل كرده) جريان ورودي(سمت يك ميدان جريان توسعه يافته آشفته

ضريب نيروي پساي اصطكاكي ناشي از ، در طرح نوين‐۳ وكند صفحه تخت ميل ميديوارهپساي سمت ضريب هاي مهار كننده اختالط تكنيك استفاده از جت كهتوان گفت مي، در نهايت.%)۲۰حدود ( است ديواره كمترين

. مورد استفاده قرار گيردپساتواند به عنوان روشي جديد براي كاهش نيروي مي

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

11

اجعمر

1. Margason, R.J. 1993 “Fifty Years of Jet in Cross Flow Research”, AGARD CP-534. 2. Darbandi, M., Taiebi-Rahni, M., Schneider, G.E., Javadi, K., and Javadi A. 2003 “Numerical

Prediction on the Interaction of a Jet and a Turbulent Boundary Layer”, 33rd AIAA Fluid Dynamics Conference, Orlando, Florida.

3. Feric, T.F. 1990 “Structure of Near Field of the Transverse Jet”, Ph.D. Thesis, Mech. Eng., Caltech University, Pasadena, CA, U.S.A.

4. Hass, W., Rodi, W., and Schonung B. 1992 “The Influence of Density Difference Between Hot and Coolant Gas on Film Cooling by a Row of Holes: Prediction and Experiments”, J. of Turbomachinery, Vol. 114.

5. Haven, B.A. and Kurosaka, M. 1997 “Kidney and Anti-kidney Vortices in Crossflow Jets”, J. of Fluid Mech., Vol. 352 , pp. 27-64.

6. Azzi, A. and Jubran, B.A. 2003 “Numerical Modeling of Film Cooling from Short Length Stream-wise Injection Holes”, J. Heat and Mass Transfer, Vol. 39., No. 4, pp. 345-353.

7. Ligrani, P.M., Ciriello, S., and Bishop, D.t. 1992 “Heat Transfer, Adiabatic Effectiveness, and Injectant Distributions Downstream of a Single Row and two Staggered Rows of Compound Angle Film Cooling Holes”, ASME J. Turbomachinery, Vol. 114, No. 4, pp. 687-700.

8. Golstein, R.J. and Stone, L.D. 1997 “Row-of-Holes Film Cooling of Curved Walls at Low Injection Angle”, Transactions of ASME, Vol. 119, pp.574-579.

9. McGrath L.E. and Leylek J.H. 1999 “Physics of Hot Crossflow Ingestion in Film Cooling”, ASME J., Vol. 121.

10. Le Brocq, P.V., Launder, B.E., and Pridin, C.H. 1971 “Discrete Hole Injection as a Means of Transpiration Cooling, an Experimental Study”, Dept. of Mech. Eng., Imperial College of Science and Technology, Rep. No. EHT/TN/A26/1971.

11. Javadi A., Javadi K., Taeibi-Rahni M., and Darbandi M. 2003 “A New Approach to Improve Film Cooling Effectiveness Using Combined Jets”, 8th Congress of Int. Gas Turbine Congress, Tokyo.

12. Javadi A., Javadi K., Taeibi-Rahni M., and Keimasi M. 2002 “Reynolds Stress Turbulence Models for Prediction of Shear Stress Terms in Cross Flow Film Cooling – Numerical Simulation”, 4th Int. ASME/JSME/KSME Symposium, Hyatt Regency, Vancouver, CANADA.

13. Menter, F.R. 1994 “Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications”, AIAA J., Vol. 32, No. 8, pp. 1598–1605.

14. Ajersch, P., Zhou, J.M., Ketler, S., Salcudean, M., and Gartshore, I.S. 1995 “Multiple Jets in a Crossflow: Detailed Measurements and Numerical Simulations”, ASME Paper, 95-GT-9,pp.1-16.

15. Keimasi, M.R. and Taeibi-Rahni, M. 2001 “Numerical Simulation of Jets in a Cross Flow Using Different Turbulence Models”, AIAA J. Vol. 39, No. 12, pp. 2268-2277.

16. Shames, I.H., 2003 “Mechanics of Fluids”, 4th Ed., McGraw hill, NY.

.الت مختلفهاي در نظر گرفته شده براي چهار ح تعداد گره: ۱جدول

Imax حالت Jmax Kmax هاي كل تعداد گره

۱ ۸۰ ۶۰ ۱۹ ۹۱۲۰۰

۲ ۱۰۰ ۷۰ ۱۹ ۱۳۳۰۰۰

۳ ۱۴۰ ۹۰ ۱۹ ۲۳۹۰۰۰

۴ ۱۸۰ ۱۱۰ ۱۹ ۳۷۶۰۰۰

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

12

روي صفحه انرژي جنبشي آشفتگي ‐ ٢شكل

.x/D=5مركزي جريان عرضي و در موقعيت .هندسه مسئله و دامنه محاسباتي ‐ ١شكل

0 0.5 1 1.5 20

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Exp. AjerschComp. AjerschSST. (Keimasi)K-E. (Keimasi)RSM. (This Work)

U/VJET

-0.06 -0.04 -0.02 00

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4Exp. AjerschComp. AjerschSST (Keimasi)K-E (Keimasi)RSM (This Work)

-0.2 -0.15 -0.1 -0.05 00

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Exp. AjerschComp. AjerschSST (Keimasi)K-E (Keimasi)RSM (This Work)

2/ jetVvu ′′

Y/D

2/ jetVvu ′′

Y/D

x/D=3 x/D=5

Y/D

/2( هاي رينولدز مقايسه تنش‐ ۳ شكل jetVvu .هاي مختلف روي صفحه مركزي جريان عرضي در موقعيت) ′′

Z/D

Y/D

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Z/D

Y/D

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Z/D

Y/D

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

.گرد در اندركنش جريان جت با جريان عرضي‐هاي خالف جفت گردابه‐۴شكلx/D=3 x/D=5

x/D=1

x/D=1

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

13

رودي طرح هاي و مجموع سطح مقطع جت، در اين شكل.هاي معمول مقايسه هندسه روش جديد ارائه شده با روش ‐۵شكل .برابر است) سمت چپ(هاي معمولي سطح مقطع جت ورودي در سيستمبا ) سمت راست(جديد

CRVP and New weak Wake

CRVP

Z/D

Y/D

-1 0 1

0

1

2

در ،) چپسمت ( هاي معمولي و سيستم) سمت راست( گرد در روش جديد ارائه شده‐هاي خالف مقايسه جفت گردابه‐ ۶شكل . به وضوح مشخص استهاي مهار كننده اختالط خالف گرد توسط جت‐ قدرت و اضمحالل جفت گردابهشكست اين شكل،

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

14

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

.X/D=1, 3, 8, 15 براي Z/D=-0.5 در موقيعت ه روي ديوارسرعتو گراديانمقايسه پروفيل‐۸شكل

.X/D=1, 3, 8, 15 براي Z/D=0 در موقيعت روي ديوارسرعت و گراديان مقايسه پروفيل‐ ۷شكل

X/D=1 X/D=3

X/D=8

X/D=1 X/D=3

X/D=8 X/D=15

X/D=15

۱۳۸۳ها، اسفند نهمين كنفرانس ديناميك شاره گروه مهندسي مكانيك‐دانشگاه شيراز

15

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

U/Vjet

Y/D

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

X/D

U/V

jet

0 10 20 30 40-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

X/D

U/V

jet

0 10 20 30 40-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

X/D

U/V

jet

0 10 20 30 40-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Square

Num. Falt Plate

Comb. JetsRect.

Comb. Jets (This Work)

Num. Flat Plate

X/D0 10 20 30

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

Rect.

Square

Theory

X/D=1 X/D=3

X/D=8 X/D=8 X/D=1, 3, 8, 15 براي Z/D=-1.0 در موقيعت روي ديوارسرعت و گراديانمقايسه پروفيل ‐ ۹شكل

Z/D=0, -0.5, -1.0 هاي ه موقيعتوار در راستاي حركت جريان و درروي ديسرعت)گراديان( مقاديرمقايسه‐۱۰شكل

جهت مقايسه .هاي معمولي نوين و طرح در طرحهگيري شده روي ديوار مقايسه ضريب نيروي پساي اصطكاكي متوسط‐۱۱شكل روي صفحه تخت نيز آورده شده استبهتر نتايج عددي و تحليلي حل مسئله

fC