بررسی تحلیلی تولید آنتروپی جریان سیال روی صفحه تخت با ضخات متغیر و در حال کشش

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

2 دانشجوی کارشناسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

چکیده

نورد گرم یکی از فرایندهای بسیار مهم در صنعت میباشد که میتوان آن را با یک سری فرضیات به‌صورت صفحه تخت با شرایط مرزی ویژه مدل سازی کرد. در پژوهش حاضر این فرایند به‌صورت لایه مرزی روی یک ورق با ضخامت متغیر، بدون گرادیان فشار و درحال کشش غیرخطی با در نظر گرفتن حل تشابهی و تعریف متغیر تشابهی شبیه سازی شده است. برای اعتبارسنجی حل حاضر، نتیجه شبیه سازی با نتایج تحقیقات منتشر شده مقایسه شده است. همچنین معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی به‌وسیله ی متغیر‌های تشابهی به معادلات دیفرانسیل معمولی غیر خطی تبدیل شدند. همچنین برای بررسی دقیقتر فرایند نورد گرم با ضخامت متغیر، از تحلیل انتروپی نیز استفاده شده است. در ادامه تاثیر تغییر ضخامت صفحه بر اعداد بی‌بعد بیژن حرارتی و اصطکاکی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که افزایش پارامتر ضخامت صفحه منجر به کاهش نرخ انتقال گرما می‌شود. همچنین تغییرات انتروپی بیشتر ناشی از تغییرات لایه مرزی حرارتی است. از نتایج این تحقیق می‌توان برای خنک کاری با بازده‌ی بیشتردر صنعت نورد گرم استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Sakiadis B.C., Boundary-layer behavior on continuous solid surface: II. Boundary - layer equations for two-dimensional and axisymmetric flow. American Institute of Chemical Engineers Journal, Vol. 7, No.1, pp. 221-225, 1961.
[2]  Tsou F.K., Sparrow E.M. and Goldstain R.J., Flow and heat transfer in the boundary layer on a continuous moving surface. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 10, No.1, pp. 219–235, 1967.
[3]  Akhavan-Zanjani H., Saffar-Avval M., Mansourkiaei M., Sharif F. and Ahadi M., Experimental investigation of laminar forced convective heat transfer of Graphene-water nanofluid inside a circular tube. International Journal of Thermal Sciences, Vol. 100, pp. 316-323, 2016.
[4]    Khalid A., Khan I., Khan A. and Shafie Sh., Unsteady MHD free convection flow of Casson fluid past over an oscillating plate embedded in a porous medium. Engineering Science and Technology, an International Journal, Vol. 18, No.3, pp. 309-317, 2015.
[5]    Crane L.J., Flow past a stretching plate. Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP), Vol. 21, pp. 645-647, 1970.
[6]    Liao S.J., A new branch of solution of boundary-layer flows over a permeable stretching plate. International Journal of Non-Linear Mechanics, Vol. 42, No.6, pp. 819-830, 2007.
[7]    Lee L.L., Boundary layer over a thin needle. The Physics of Fluids, Vol. 10, No.4, pp. 822-828, 1967.
[8]    Cebeci T. and Na T.Y., Laminar free-convection heat transfer from a needle. The Physics of Fluids, Vol.12, No.2, pp. 463–465, 1969.
[9]    Ahmad S., Arifin N.M., Nazar R. and Pop I., Mixed convection boundary layer flow along vertical thin needles: assisting and opposing flows. International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 35, No.2, pp. 157–162, 2008.
[10] Ahmad S., Arifin N.M., Nazar R. and Pop I., Mixed convection boundary layer flow along vertical moving thin needles with variable heat flux. Heat and Mass Transfer, Vol. 44, pp. 473–479, 2008.
[11]  لکزیان ا. و کاظمیانی نجف آبادی پ.، حل تشابهی انتروپی تولیدی جریان نانو سیال همراه با میدان مغناطیسی روی صفحه درحال کشش: یک مدل ساده جهت خنک کاری سیستم های نورد. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 49، ش. 2، ص 279-284، 1398.
[12] Fang T., Zhang J. and Zhong Y., Boundary layer flow over a stretching sheet with variable thickness. Applied Mathematics and Computation, Vol. 218, No13, pp. 7241-7252, 2012.
[13] Lotfi A. and Lakzian E., Entropy generation analysis for film boiling: A simple model of quenching. The European Physical Journal Plus, Vol. 131, pp. 123- 131, 2016.
Bejan A., Advanced Engineering Thermodynamics. John Wiley & Sons, New York, 2006