مطالعه عددی تحلیل جریان سیال آشفته و تولید آنتروپی درون دودکش سه بعدی

دودکش ها کاربرد گسترده ای در بخش خانگی، صنعت و کارخانه ها ایفا می کنند. این مقاله با هدف بررسی رفتار سیال مونوکسید کربن با دمای بالا در یک دودکش سه بعدی انجام شده است. ابتدا به بررسی روش-های تحلیل جریان آشفته پرداخته می شود؛ سپس با انتخاب مدل آشفتگی SST، معادلات حاکم بر این مدل ارائه می گردند. تولید هندسه مسئله، تولید شبکه و شبیه سازی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت انجام می شود. نرخ حجمی تولید آنتروپی محلی ناشی از تغییرات فشار و دما به وسیله تابع فیلد سفارشی تعریف شده توسط کاربر به نرم افزار افزوده می شود تا جهت بررسی تولید آنتروپی مورد استفاده قرار گیرد؛ در نهایت با انتگرال گیری از نرخ حجمی تولید آنتروپی محلی، نرخ تولید آنتروپی کل و عدد بیجان محاسبه می گردند. نتایج حاصل از عدد بی بعد بیجان نشان می دهد که برگشت ناپذیری تحت تاثیر اثرات انتقال حرارت در مقابل اصطکاک سیال غالب است. در نواحی که سیال درون گردابه به دام می افتد، به دلیل وجود اختلاف دمای ۱۰۰ کلوین بین سیال و دیواره ها، کربن مونوکسید تا دمای میانگین ۳۲۳ کلوین خنک می شود. تولید آنتروپی ناشی از تغییرات فشار در مسئله دودکش ناچیز است و تنها در نواحی محدود نزدیک دیواره و نواحی که گرادیان های شدید سرعت وجود دارد رخ می دهد. تولید آنتروپی ناشی از تغییرات دما نیز در نواحی نزدیک دیواره و در مرز مشترک بین سیال داغ خروجی و سیال به دام افتاده درون گردابه ایجاد می شود.

کلیدواژه ها:

تولید آنتروپی ، عدد بیجان ، جریان آشفته ، دینامیک سیالات محاسباتی ، انسیس فلوئنت