اثر جریان بر روی تنش‌ها و کرنش‌های حرارتی در پره های حلقوی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده ریاضی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 ریاضی، دانشکده ریاضی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

3 عضو هیئت علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشکده شهید نیکبخت، گروه مهندسی مکانیک

چکیده

در این مقاله، به تاثیر جریان گذرای اطراف یک پره حلقوی بر روی تنش‌ها و کرنش‌های حرارتی آن پرداخته می‌شود. از روش حجم محدود برای حل معادلات جریان و از روش المان محدود برای حل معادلات تنش حرارتی در جامد استفاده می‌شود. نتایج به دست آمده از تنش حرارتی پره در دو حالت کلی بدون جریان سیال و با جریان سیال اطراف پره بررسی می‌شوند. در حالت با جریان سیال نیز دو حالت در نظر گرفته می‌شود ابتدا یک پره در جریان آزاد مورد تحلیل قرار می‌گیرد و سپس به منظور کاربردی بودن بیشتر مسئله، جریان حول یک پره در بین یک دسته از پره‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج جریان آزاد با حالت بدون جریان مقایسه می‌شوند. نتایج به دست آمده از این بررسی‌ها نشان می‌دهد که تنش‌های حرارتی ایجاد شده در حالت بدون جریان و با جریاندر پره تفاوت زیادی در لحظه‌های اولیه با هم ندارد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که مکان بدترین تنش مماسی در دو حالت با جریان خارجی و بدون جریان تغییر نمی‌کند اما مقدار آن در حالت با جریان بیشتر است. علاوه بر آن تنش مماسی در حالت با جریان متقارن نبوده و مکان بدترین تنش اگرچه در پایه پره است اما در ناحیه جبهه جریان اتفاق می‌افتد. تحلیل دقیق جریان اطراف پره نشان دهنده ناکافی بودن اطلاعات شعاعی تغییر دما در تشخیص بدترین ناحیه تنش موثر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Impact of Flow around Annular Fins on their Thermal Stresses and Strains

نویسندگان [English]

  • mojtaba Hosseini 1
  • ali hatami 2
  • samira payan 3
1 Department of Mathematics, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran,
2 Department of Mathematics, University of Sistan and Baluchestan,zahedan, Iran
3 Department of mechanical engineering, University of Sistan and Baluchestan, Iran
چکیده [English]

This study consider the impact of transient flow around an annular fin on the development of thermal stress and strain. The finite volume method was used to solve the flow equations and the finite element method to solve the thermal stress equations in the solid. The fin thermal stress results were solved for two general cases with and without flow around the fin. Moreover, two scenarios were considered for the case with the flow. First, the fin was analysed in free flow and then, to be more practical, the problem of flow around one fin among a group of fins was considered. The free flow results were compared to the case with no flow. The investigations are suggestive that the thermal stresses developing in the fin are initially similar in the two cases . Furthermore, the results show that the maximum tangential stress takes place at the same location in the two cases but it is exacerbated. In addition, the tangential is not symmetrical in the case with the flow and the maximum stress, although at the base of the fin, is located in the flow front. Moreover, in the case with the flow, the two-dimensional temperature distribution results in a considerable asymmetrical thermal strain and consequently, asymmetrical thermal stress none of which are observed in the case with no flow. A careful analysis of the flow around the fin shows radial temperature distribution information to be insufficient to determine the maximum effective stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • finite element method
  • Finite volume method
  • Thermal stress and strain
  • Free Flow around an annular fin
  • Flow around the bank of annular fins