بررسی عددی لایه مرزی هیدرودینامیکی و حرارتی فالکنر-اسکن سیالات ویسکوالاستیک

مطالعه جریان لایه مرزی یکی از مسائل بنیادی در مکانیک سیالات بشمار می رود، که از دیرباز مورد توجه پژوهشگران این رشته قرار داشته است. تا کنون تحقیقات بسیار زیادی روی جریان لایه مرزی صورت گرفته است که اکثر آنها در خصوص سیالات نیوتنی بوده و سهم اندکی از آنها به سیالات غیر نیوتنی پرداخته اند. هدف اصلی این پژوهش شناخت بهتر اثرات خواص ویسکوالاستیک، بر مشخصه های لایه مرزی می باشد. در این تحقیق با رویکرد عددی به انتقال حرارت و لایه مرزی ایجادشده توسط جریان سیال ویسکوالاستیک باوجود جمله گرادیان فشار پرداخته شده است. در رویکرد عددی، برای شبیه سازی این جریان، از دینامیک سیالات محاسباتی به صورت ضمنی با استفاده از نرم افزار متلب و از مدل مرتبه دو، به عنوان مدل ساختاری سیال ویسکوالاستیک استفاده شده است. جهت اطمینان از پاسخ های روش عددی، استقلال نتایج از شبکه محاسباتی بررسی و همچنین پاسخ ها در حالت نیوتنی با حل بلازیوس و فالکنراسکن مقایسه شده اند. در حل عددی نشان داده شد که با افزایش اختلاف تنش های نرمال اول روی دیواره، ضخامت لایه مرزی هیدرودینامیکی، ضخامت مومنتوم، ضخامت جابجایی و ضخامت لایه مرزی حرارتی افزایش می یابد. تغییرات ضریب درگ در اختلاف تنش های نرمال اول گرادیان فشارهای متفاوت گزارش شده است. تاثیر تغییرات عدد پرانتل در جریان سیال ویسکوالاستیک بر مشخصه های لایه مرزی مورد مطالعه قرار گرفته است. عدد ناسلت متوسط در گرادیان فشارهای متفاوت و ضریب اختلاف تنش نرمال اول مورد ارزیابی قرار گرفته است و در نهایت در یک گرادیان فشار ثابت، با افزایش ضریب اختلاف تنش نرمال اول ناسلت متوسط در طول صفحه، کاهش می یابد.