تاثیر استفاده از فوم فلزی بر انتقال گرمای همرفت اجباری جریان فروسیال داخل یک لوله تحت شار حرارتی ثابت با اعمال مدل عدم تعادل گرمایی محلی: مطالعه عددی

در کار حاضر، انتقال گرمای همرفت اجباری جریان فروسیال آب-اکسید آهن داخل یک لوله نیمه پر با فوم فلزی درج شده به دیواره ها و تحت شار حرارتی ثابت برای اولین بار به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل های دارسی-برینکمن-فورچهایمر و عدم تعادل گرمایی محلی به ترتیب برای شبیه سازی جریان فروسیال و انتقال گرما در محیط متخلخل به کار گرفته شده است. معادلات حاکم بر دامنه ی محاسباتی با استفاده از روش المان محدود گسسته سازی شده اند. تاثیر عدد رینولدز، ضخامت لایه فوم فلزی، تخلخل و چگالی حفره بر مشخصات هیدرودینامیکی و حرارتی فروسیال بررسی شده است. نتایج آشکار ساخت که درج لایه فوم فلزی تاثیر چشم گیری در بهبود فرآیند انتقال گرما دارد. به طوری که یک ضخامت بهینه برای لایه فوم فلزی وجود دارد که در آن عدد ناسلت میانگین بیشینه هست. نتایج عددی مشخص کرد که برخلاف ضخامت های باریک لایه فوم فلزی، اهمیت استفاده از مدل عدم تعادل گرمایی محلی در لایه های ضخیم تر جهت دستیابی به نتایج دقیق تر ضروری می باشد. علاوه بر این، عدد ناسلت میانگین با افزایش عدد رینولدز و درصد تخلخل به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. با این حال، تاثیر افزایش عدد رینولدز بر رشد انتقال گرما وابسته به مقدار چگالی حفره فوم فلزی می باشد.

کلیدواژه ها:

کلمات کلیدی: فوم فلزی ، فروسیال ، مدل عدم تعادل گرمایی محلی ، همرفت اجباری ، انتقال گرما ، عدد ناسلت ، افت فشار