NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH DÒNG CHẢY LƯU CHẤT PHI NEWTON  QUA TRỤ TRÒN XOAY BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SỐ

Nguyễn Thị Hồng Nhung; Phạm Thanh Huyền; Nguyễn Công Vinh; Bùi Mai Cường

doi:10.34238/tnu-jst.4785

NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH DÒNG CHẢY LƯU CHẤT PHI NEWTON QUA TRỤ TRÒN XOAY BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SỐ

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 19/07/21 Ngày hoàn thiện: 08/11/21 Ngày đăng: 09/11/21

Các tác giả

1. Nguyễn Thị Hồng Nhung, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – ĐH Đà Nẵng
2. Phạm Thanh Huyền, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
3. Nguyễn Công Vinh, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – ĐH Đà Nẵng
4. Bùi Mai Cường , Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – ĐH Đà Nẵng

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, đặc tính dòng chảy lưu chất phi Newton với tính chất ứng suất tới hạn qua trụ tròn xoay với nhiều tốc độ xoay khác nhau (α=0-10) được khảo sát bằng phương pháp thủy động lực học tính toán (CFD). Lưu chất được khảo sát là dung dịch sét với nồng độ khối lượng của sét kaolin là 15wt%. Mô hình hai độ nhớt Herschel-Bulkley (HB) được sử dụng để mô tả các đặc tính lưu biến của lưu chất. Các kết quả khác nhau của dòng chảy như đường dòng, sự phát triển các vùng rắn và vùng chảy, các lực thủy động học tại Re=50-500, được báo cáo và phân tích chi tiết. Kết quả cho thấy các vùng rắn trường gần chỉ hình thành khi α≤1. Thêm vào đó, kích thước vùng chảy (vùng lưu chất tới hạn) trở nên nhỏ hơn với Re=50 nhưng lại lớn hơn với Re=100 và 500 khi tốc độ xoay của trụ tăng. Hơn nữa, các lực (lực đẩy, lực nâng, và lực moment) tác động lên trụ được xác định bị ảnh hưởng rất lớn bởi số Re và tốc độ xoay của trụ.

Từ khóa

Lưu chất phi Newton; Ứng suất tới hạn; Phương pháp CFD; Dung dịch sét kaolin; Mô hình Herschel-Bulkley

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] A. J. Harris and S. K. Rowland, “Lava flows and rheology” in The encyclopedia of volcanoes, H. Sigurdsson, B. Houghton, S. McNuut, H. Rymer and J. Stix, Eds., 2nd ed. Elsevier, 2015.

[2] A. Scotto di Santolo, A. M. Pellegrino, and A. Evangelista, “Experimental study on the rheological behaviour of debris flow,” Natural Hazards and Earth System Sciences, vol. 10, no. 12, pp. 2507-2514, 2010.

[3] W. F. Budd and T. Jacka, “A review of ice rheology for ice sheet modelling,” Cold Regions Science and Technology, vol. 16, no. 2, pp. 107-144, 1989.

[4] S. M. Kamal, A. S. Sultan, U. A. Al-Mubaiyedh, and I. A. Hussein, “Review on polymer flooding: rheology, adsorption, stability, and field applications of various polymer systems,” Polymer Reviews, vol. 55, no. 3, pp. 491-530, 2015.

[5] N. Roussel, “Rheology of fresh concrete: from measurements to predictions of casting processes,” Materials and Structures, vol. 40, no. 10, pp. 1001-1012, 2007.

[6] X. Xin, Y. Li, G. Yu, W. Wang, Z. Zhang, M. Zhang, W. Ke, D. Kong, K. Wu, and Z. Chen, “Non-Newtonian characteristics of heavy oil in the Bohai bay oil field: Experimental and simulation studies,” Energies, vol. 10, no. 11, p. 1698, 2017.

[7] D. L. Tokpavi, A. Magnin, and P. Jay, “Very slow flow of Bingham viscoplastic fluid around a circular cylinder,” Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, vol. 154, no. 1, pp. 65-76. 2008.

[8] D. L. Tokpavi, P. Jay, A. Magnin, and L. Jossic, “Experimental study of the very slow flow of a yield stress fluid around a circular cylinder,” Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, vol. 164, no. 1-3, pp. 35-44, 2009.

[9] S. Mossaz, P. Jay, and A. Magnin, “Experimental study of stationary inertial flows of a yield-stress fluid around a cylinder,” Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, vol. 189, pp. 40-52, 2012.

[10] A. Syrakos, G. C. Georgiou, and A. N. Alexandrou, “Thixotropic flow past a cylinder,” Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, vol. 220, pp. 44-56, 2015.

[11] P. Townsend, “A numerical simulation of Newtonian and visco-elastic flow past stationary and rotating cylinders,” Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, vol. 6, no. 3-4, pp. 219-243, 1980.

[12] S. K. Panda, and K. P. Chhabra, “Laminar flow of power-law fluids past a rotating cylinder,” Journal of Non-Newtonian Fluids Mechanics, vol. 165, no. 21-22, pp. 1442-1461, 2010.

[13] P. Thakur, S. Mittal, N. Tiwari, and R. P. Chhabra, “The motion of a rotating circular cylinder in a stream of Bingham plastic fluid,” Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, vol. 235, pp. 29-46, 2016.

[14] Y. Lin, N. Phan-Thien, J. B. P. Lee and B. C. Khoo, “Concentration dependence of yield stress and dynamic moduli of kaolinite suspensions,” Langmuir, vol. 31, no. 16, pp. 4791-4797, 2015.

[15] G. R. Burgos, A. N. Alexandrou, and V. Entov, “On the determination of yield surfaces in Herschel-Bulkley fluids,” Journal of Rheology, vol. 43, no. 3, pp. 463-483, 1999.

[16] J. Park, K. Kwon, and H. Choi, “Numerical solutions of flow past a circular cylinder at Reynolds numbers up to 160,” KSME International Journal, vol. 12, no. 6, pp. 1200-1205, 1998.

[17] D. J. Tritton, “Experiments on the flow past a circular cylinder at low Reynolds numbers,” Journal of Fluid Mechanics, vol. 6, no. 4, pp. 547-567, 1959.

[18] C. H. Williamson, “Vortex dynamics in the cylinder wake,” Annual review of fluid mechanics, vol. 28, no. 1, pp. 477-539, 1996.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.4785

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ