همرفت آزاد دو سیال نیوتنی و غیرنیوتنی مخلوط نشدنی در یک حفره مربعی با گرمایش موضعی از کف

در این مطالعه همرفت آزاد دو سیال نیوتنی و غیرنیوتنی مخلوط نشدنی با گرمایش موضعی از کف در حفره مربعی به روش عددی بررسی شده است. منبع گرمایی کف حفره، شار گرمایی یکنواخت  تولید می کند و باقی دیوار کف حفره عایق است. دیوارهای عمودی و بالای حفره در دمای  قرار دارند. تاثیر پارامترهای نسبت حجمی سیال نیوتنی به سیال غیرنیوتنی مدل قانون توانی (۷/۰ ≥ H ≥ ۰)، پارامتر توانی (۴/۱ و ۶/۰ n =)، عدد رایلی (۱۰۶ ≥  Ra۱≥ ۱۰۳) و پرانتل سیال غیرنیوتنی (۱۰۰۰ و ۱۰۰ Pr۲ =) بر میدان جریان و دما و آهنگ انتقال گرما، بررسی شده است. معادلات بی بعد حاکم برای سیال غیرنیوتنی و نیوتنی براساس خواص سیال نیوتنی با ۱۰۰ Pr۱ =، به روش اختلاف محدود بر مبنای حجم کنترل گسسته سازی شده است. برای حل هم زمان معادلات جبری شده از الگوریتم SIMPLE استفاده شده است. برای اطمینان از صحت کدنویسی، نتایج با نتایج مقاله ای دیگر در زمینه ی سیالات غیرنیوتنی مقایسه شده است. نتایج در قالب خطوط جریان و خطوط هم دما و مقادیر ناسلت متوسط ارائه شده است. کاهش ناسلت متوسط به معنای افزایش اختلاف دمای منبع گرمایی با دیوار های سرد است. نتایج نشان می دهد که افزایش پرانتل سیال غیرنیوتنی به دلیل کاهش رسانش گرمایی سیال غیرنیوتنی باعث افزایش دمای منبع گرمایی و کاهش ناسلت متوسط منبع می شود. همچنین با قدرت گرفتن همرفت طبیعی در حفره، با افزایش شاخص تابع نمایی مقدار ناسلت متوسط کاهش می یابد.

کلیدواژه ها:

همرفت طبیعی ، حفره مربعی ، دو سیال مخلوط نشدنی ، غیرنیوتنی ، منبع شار گرمایی یکنواخت