Παραμετρική μελέτη του φαινομένου της άντλησης χωρίς βαλβίδες για ασυμπίεστο ρευστό και επέκταση στο συμπιεστό

Abstract

Παραμετρική ανάλυση των αντλητικών φαινομένων που παρουσιάζονται όταν πάλλεται το τοίχωμα αγωγών με εύκαμπτα τοιχώματα για ασυμπίεστο ρευστό. Το φαινόμενο μελετάται μέσω ενός κατάλληλου ψευδο-μονοδιάστατου μοντέλου που επιλύεται αριθμητικά, θεωρώντας κλειστό βρόχο ενός εύκαμπτου και ενός άκαμπτου αγωγού. Επιλύονται οι εξισώσεις συνέχειας και ορμής για ασυμπίεστο ρευστό. Επιπλέον χρησιμοποιείται μία καταστατική σχέση που συνδέει την αναπτυσσόμενη πίεση με την μεταβαλλόμενη εγκάρσια διατομή του βρόχου και μία σχέση που έχει προσδιοριστεί κατάλληλα ώστε να προκαλεί διέγερση σε ένα μόνο τμήμα του εύκαμπτου αγωγού μέσω επιβολής περιοδικής εξωτερικής πίεσης. Οι παράμετροι που μελετώνται είναι το μέτρο ελαστικότητας του εύκαμπτου αγωγού, το μήκος του άκαμπτου αγωγού, οι φυσικές ιδιότητες του ασυμπίεστου ρευστού, η διάμετρος του συστήματος του κλειστού βρόχου αγωγών και η συμμεταβολή των χαρακτηριστικών μηκών του συστήματος διατηρώντας σταθερές αναλογίες. Έπειτα γίνεται επέκταση του φαινομένου στο συμπιεστό ρευστό. Αναπτύσσονται οι εξισώσεις συνέχειας και ορμής για το συμπιεστό ρευστό. Παρουσιάζονται τα χωρικά και χρονικά διαγράμματα όλων των υπολογισθέντων μεγεθών (εγκάρσια διατομή του συστήματος, αναπτυσσόμενη εσωτερική πίεση του ρευστού, αξονική ταχύτητα του ρευστού και πυκνότητα του ρευστού) καθώς και η συμπεριφορά της μέσης χρονικά παροχή μάζας σε συνάρτηση με τη συχνότητα διέγερσης.

A parametric study of valveless pumping phenomena through distensible tubes for incompressible fluid. The phenomenon of valveless pumping is being studied through a model of two tubes that consist a loop, a soft tube and a hard one. Five parameters of the model are examined, the Young's modulus of the soft tube, the length of the hard tube, the density and the viscosity of the incompressible fluid, the diameter of the loop, and the change of all the characteristic lenghts of the system with constanst proportion. Then the phenomenon is being extended to the compressible fluid. The spatial and temporal charts of all the calculated sizes (cross-section of the system, growing internal pressure of the fluid, axial velocity of the fluid and the fluid density) and the average time behavior of mass flow chart depending of the frequency of stimulation are being presented.