Enerji tedarik zincirinde petrol (non-newtonian) akış karakteristiklerinin incelenmesi

Abstract

Newtonian ve Non-Newtonian akışkanın konsantrik ve eksantrik kanalda tam gelişmiş türbülanslı akış halinde sonuçları sunulmaktadır. Daha önce yapılan deneysel çalışmaların türbülans yoğunluğu ve ortalama hız sonuçları ile ANSYS Fluent/Reynolds Stres Modeli kullanılarak elde edilen sayısal verilerde bulunan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Dönme olan durumlar için, non-newtonian akışkan kullanılarak iç silindirin 300 rpm'lik dönüş hızıyla elde edilen sayısal değerler önceki deneysel sonuçlarla karşılaştırıldıı. Dönmenin olduğu ve olmadığı durumlarda maksimum hız için konsantrik kanallarda fark %6-7 civarında iken eksantrik kanallarda maksimum %12’dir. Konsantrik kanaldaki deneysel sonuçlara göre newtonian akışkan için maksimum hız, ortalama hızın 1.22 katıdır. Sayısal sonuçlar açısından dönme olmayan durumlarda, tüm düzlemlerde maksimum hızlar, ℇ (eksantriklik oranı)=1'deki ortalama hızların sırasıyla 1.01, 0.87 ve 0.86 katına karşılık gelirken, ℇ=0 ve ℇ=0.5'teki ortalama hızlarla aynı olup maksimum hızlar, ortalama hızların neredeyse 1.03 katıdır. Non-newtonian akışkan için konsantrik kanalda maksimum hız, ortalama hızın 1.24 katına karşılık gelir. Düzlem 1,2 ve 3'teki maksimum hızlar sırasıyla ortalama hızların 1.04, 0.91 ve 1.42 katı değerlerine karşılık gelir. Maksimum hız, ℇ=0.5'teki ortalama hızın 1.24 katı değerlerine karşılık gelir. Non-newtonian akışkanın akışı için ℇ=1'de, düzlem 1 ve 2'deki maksimum hızların ortalama hızlarının sırasıyla 1.12 ve 0.88 katı değerlerine karşılık gelmektedir. Deneysel sonuçlarla arasındaki fark %9 civarındadır. Eksantrik kanalda ℇ=0.5 için iç duvardan dış duvara doğru küçük bir ikincil akışın olduğu görülmektedir. Ayrıca sayısal sonuçlara göre ikincil akış vektörlerinin en büyük hızın yaklaşık %30'u olduğu söylenebilir. Eksenel hız dağılımından ℇ=1 için ikincil akış vektörlerinin oluştuğu ve bu vektörlerin akışkanı geniş bölgelerden dar bölgelere taşıdığı ve iç duvara yakın bölgede daha güçlü olduğu görülmektedir.The results of Newtonian and non-Newtonian fluid in fully developed turbulent flow in concentric and eccentric channels are presented. Turbulence intensity and average velocity results of previous experimental studies were compared with the results found in numerical data obtained using the ANSYS Fluent/Reynolds Stress Model. For rotational situations, the numerical values obtained with a rotation speed of 300 rpm of the inner cylinder using non-Newtonian fluid were compared with previous experimental results. While the difference for maximum speed with and without rotation is around 6-7% in concentric channels, it is a maximum of 12% in eccentric channels. According to the experimental results in the concentric channel, the maximum velocity for the Newtonian fluid is 1.22 times the average velocity. In terms of numerical results, in non-rotational cases, the maximum velocities in all planes correspond to 1.01, 0.87 and 0.86 times the average velocities at ℇ=1, respectively, while they are the same as the average velocities at ℇ=0 and ℇ=0.5, and maximum velocities are almost 1.3 times the average velocities. For a non-Newtonian fluid, the maximum velocity in a concentric channel corresponds to 1.24 times the average velocity. The maximum velocities in planes 1, 2 and 3 correspond to values of 1.04, 0.91 and 1.42 times the average velocities, respectively. The maximum speed corresponds to values of 1.24 times the average speed at ℇ=0.5. For the flow of non-Newtonian fluid, at ℇ=1, the maximum velocities in planes 1 and 2 correspond to values of 1.12 and 0.88 times the average velocities, respectively. The difference with the experimental results is around 9%. It can be seen that there is a small secondary flow from the inner wall to the outer wall for ℇ=0.5 in the eccentric channel. In addition, according to the numerical results, it can be said that the secondary flow vectors are approximately 30% of the maximum velocity. From the axial velocity distribution, it can be seen that secondary flow vectors are formed for ℇ=1 and that these vectors carry the fluid from wide regions to narrow regions and are stronger in the region close to the inner wall.