بررسی آزمایشگاهی اثرات حبابهای کوچک بر انرژی و اصطکاک پوسته ای جریان سیال در یک سیستم تیلور- کوئت با زوایای مختلف

کاهش تلفات اصطکاکی به کمک تزریق حباب یکی از انواع روش های کاهش درگ اصطکاکی است، که امروزه مطالعات گسترده ای بر روی آن انجام می شود. تا کنون تحقیقات زیادی در این زمینه و به منظور شناخت مکانیزم کاهش درگ اصطکاکی و همچنین تاثیر عوامل مختلف روی میزان آن صورت گرفته است. در این راستا هدف رساله حاضر مطالعه و بررسی بیشتر این پدیده به منظور شناخت بیشتر از زوایای پنهان آن می-باشد. از همین رو در پژوهش حاضر به مطالعه و بررسی آزمایشگاهی کاهش درگ اصطکاکی به وسیله تزریق حباب و برقراری جریان محوری در یک سیستم تیلور-کوئت، در دو بخش پرداخته شده است. در بخش اول تاثیر تزریق حباب بر کاهش درگ اصطکاکی در یک سیستم تیلور-کوئت عمود و در بخش دوم تاثیر هم زمان تزریق حباب و برقراری جریان محوری بر کاهش درگ اصطکاکی در یک سیستم تیلور-کوئت تحت زاویه 60 و 30 درجه مورد بررسی قرار گرفته شده است. در نهایت تاثیر تغییر زاویه در سیستم تیلور-کوئت بر کاهش درگ اصطکاکی در حضور هم زمان جریان محوری و تزریق حباب بیان شده است. یک کمپرسور جهت تزریق هوای اتاق به جریان آب داخل سیستم که از طریق چهار نازل انجام می گیرد، مورد استفاده قرار گرفته است. آب به عنوان سیال عامل در هر دو بخش مورد استفاده قرار گرفت که از طریق ورودی هایی که در قسمت تحتانی وجود دارد وارد آن می گردد. جریان برقرار شده در هر دو بخش از آزمایشات، جریان آشفته بود؛ اما محدوده رینولدز دورانی در بخش اول کمتر از بخش دوم بود. نتایج به دست آمده از بررسی تزریق حباب به سیستم تیلور-کوئت عمود نشان می دهد که بیشترین مقدار کاهش درگ اصطکاکی در محدوده ، 4 درصد می باشد. همچنین نتایج بررسی تاثیر هم زمان تزریق حباب و برقراری جریان محوری بر کاهش درگ اصطکاکی در سیستم تیلور-کوئت تحت زاویه، نشان از کاهش 8/21 درصدی در زاویه 60 درجه و 5/18 درصدی در زاویه 30 درجه این پدیده را در محدوده دارد. قطر حباب های تولید شده در این این پژوهش در محدوده میلیمتر می باشد و بیشترین احتمال حضور مربوط به حباب های با قطر 1/1 میلیمتر است.