بررسی اثرات حرارتی و سازهای ارتعاشات اجباری اعمال شده بر قسمت محدودی از یک کانال مستطیلی دارای انبساط ناگهانی

افزایش نرخ انتقال حرارت و کنترل ارتعاش مکانیکی در سیستم های حرارتی، از جمله مبدل های حرارتی، نیروگاه ها، سیستم های تهویه مطبوع، خنک سازی دستگاه های الکترونیکی و صنایع مختلف از اهداف اساسی محققان در این زمینه هستند. در این مطالعه عددی، تاثیر ارتعاشات موضعی بر دیواره یک کانال دارای پله معکوس مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی این تحقیق، بهبود انتقال حرارت، کاهش مصرف انرژی، و صرفه جویی در هزینه ها با اعمال نیرو به بخش تغییر شکل پذیر دیواره کانال است. سیال کاری آب با جریان آرام و عدد رینولدز ۱۰۰۰ انتخاب شده است. پس از انجام شبیه سازی و بررسی نتایج مشخص شد که بهترین بازدهی کلی و بیشترین انتقال حرارت در کانال با طول L۲ و فرکانس Hz ۲/۰ و قرار گرفتن بخش تغییرشکل پذیر بعد از پله و اعمال نیرو از سمت بالا و پایین به آن صورت گرفته است. همچنین نشان داده شد که وجود ارتعاشات از گسترش لایه مرزی جلوگیری می کند و اختلاط در لایه مرزی نیز افزایش قابل توجهی یافت. همچنین در این راستا، باید به یادداشت که افزایش انتقال حرارت به طور معمول با افزایش دامنه ارتعاش رابطه مستقیم دارد. با این حال، چالش اصلی در اینجا این است که افزایش انتقال حرارت همراه با افت فشار و اصطکاک کمتری رخ دهد. بنابراین، با مشاهده نتایج حاصل از تغییر پارامترها، بهترین راهکار برای بهبود و افزایش بازده سیستم مشخص شد. در نهایت با تحلیل و استفاده از نتایج شبیه سازی و اعتبارسنجی آن، به کاهش ارتعاشات مکانیکی و بهبود عملکرد سیستم حرارتی کمک شد.

کلیدواژه ها:

انتقال حرارت ، ارتعاش مکانیکی ، عدد ناسلت ، پله معکوس ، دیوار انعطاف پذیر