محمد واقفی

سایش ناشی از ذرات جامد معمولاً یکی از عوامل مهم آسیب دیدن تجهیزات و خطوط لوله است. بسیاری از فرآیندهای صنعتی که نیاز به انتقال سیال دارند، مستقیماً در معرض مشکلات نشت یا آلودگی قرار دارند. درنتیجه هزینه های غیرضروری برای عملیات تعمیر و نگهداری این تجهیزات موردنیاز است. این نگرانی صنعتی منجر به تلاش محققان زیادی برای توسعه ابزارهای تجزیه وتحلیل شده است که می تواند سایش را به صورت کمی محاسبه کند. دراین مطالعه به منظور بررسی سایش در زانویی از روش دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. برای اعتبارسنجی مدل CFD، نتایج عددی برای زانویی استاندارد با داده های تجربی مقایسه می شوند. پس ازآن، رینگ و خان داخلی به زانویی استاندارد اضافه شد که همان ویژگی های هندسی زانویی استاندارد (مانند قطر و شعاع انحنا) و همچنین پارامترهای شبیه سازی (به عنوان مثال سرعت اولیه، چگالی، ویسکوزیته و غیره) بدون هیچگونه تغییری برای آنها در نظر گرفته شده است. درواقع هدف اصلی این مطالعه بررسی اثر این دو هندسه اصلاحشده بر میزان سایش زانویی میباشد. در پژوهش حاضر مدلسازی عددی سایش در زانوییها برای جریان دو فازی گاز-جامد بر اساس کوپلینگ یک طرفه با استفاده از رویکرد اویلری-لاگرانژی انجام شده است. برای حل جریان از مدل آشفتگی��−�� RNG استفاده شده است. برای مدل سازی سایش، مدل اوکا و همکاران و برای مدلسازی برخورد ذره-دیواره، مدل گرانت و تاباکوف به کاررفته است. نتایج دو هندسه رینگ و خان چرخان داخلی با زانویی استاندارد مقایسه و مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. درنهایت برای انتخاب مدل هندسی بهینه دو معیار مهم ماکزیمم سایش و انتگرال سطح سایش مدنظر قرار داده شده است. نتیجه قابل توجه این است که افزودن رینگ داخلی به زانویی باعث کاهش ماکزیمم سایش و همچنین کاهش انتگرال سطح سایش در طول دیواره زانویی می شود. در بین مدل های رینگ داخلی، زانویی با تعداد دو عدد رینگ منجر به بیشترین میزان کاهش سایش به میزان 43 درصد شده است. بر اساس معیار انتگرال سطح سایش، زانویی با تعداد پنج عدد رینگ داخلی در مقایسه با زانویی استاندارد مدل مناسبتری میباشد. خان چرخان به طورکلی با ایجاد چرخش در جریان در طول خم و کاهش سطح مقطع جریان باعث افزایش سرعت جریان و درنتیجه افزایش سرعت حرکت ذرات شده که همین امر باعث می شود مقدار ماکزیمم سایش بر روی دیواره خار