تجزیه و تحلیل رژیم جریانی- حرارتی با مدل توسعه یافته برینکمن درون کویل متخلخل با شار حرارتی متوسط خورشیدی

در این مقاله به بررسی تاثیرات پارامترهای جریانی- حرارتی بر جریان درون کویل متخلخل پرداخته شده است. همچنین بررسی ماهیت لایه مرزی، توزیع سرعت، فشار و اثرات توزیع میدان حرارتی درون کویل متخلخل به عنوان محیطی با قابلیت انتقال حرارت بالا انجام شده که این بررسی شامل استفاده از روش برینکمن توسعه یافته برای حرکت سیال و قانون توانی برای محاسبه ضریب انتقال حرارت هدایتی محیط با درنظرگرفتن شار حرارتی متوسط خورشیدی در مقادیر مختلف درصد تخلخل و نفوذپذیری است. برای حل مساله از نرم افزار کامسول بر مبنای روش المان محدود و الگوریتم حلی محیط متخلخل در حلگر MUMPS استفاده شده است. تغییرات دمای بی بعد بین نتایج به دست آمده در مدل حاضر و نتایج آزمایشگاهی با یکدیگر در شرایط مشابه مقایسه شده اند که این مقایسه تطابق قابل قبولی بین نتایج با حداکثر خطای ۳% را نشان می دهد. در مقدار نفوذپذیری ثابت با کاهش ضریب تخلخل، پروفیل سرعت به دلیل کاهش وجود خلل و فرج درون کویل کشیده تر می شود به طوری که جریان در کویل متخلخل شتاب گرفته و حداکثر مقدار سرعت پروفیل در ضریب تخلخل برابر با ۰/۲ و ۲/۵متر بر ثانیه است. در متخلخل ‎شدن کویل مقدار عدد ناسلت افزایش یافته به طوری که بیشترین اختلاف بین دو حالت متخلخل و بدون تخلخل در ابتدای کویل و برابر با ۳۲% و کمترین مقدار این اختلاف ۲۷% است. در داخل کویل متخلخل جذب انرژی خورشیدی بیشتر و در نتیجه مقدار انتقال حرارت بهبود می یابد. اگر چه مقدار افت فشار نیز افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

Porous Aluminum Coil ، Developed Brinkman Equation ، Fluid-thermal Regime ، Solar Flux ، Nusselt Number ، کویل متخلخل آلومینیومی ، معادله برینکمن توسعه یافته ، رژیم جریانی- حرارتی ، شار خورشیدی ، عدد ناسلت