بررسی تاثیر پارامتر های مدل آشفتگی SST k-ω بر نتایج شبیه سازی عددی انتقال حرارت در جریان آشفته درون یک لوله دارای نوار پیچ خورده کوتاه

نوارهای پیچ خورده کوتاه برای افزایش اختلاط جریان و انتقال حرارت در لوله ها به کار می روند. جریان آشفته در این لوله ها به لحاظ جریان های ثانویه و گردابه های مارپیچی دارای پیچیدگی های ویژه ای بوده و شبیه سازی عددی آن ها با استفاده از معادلات متوسط گیری شده رینولدز و مدل های دو معادله ای نظیر SST k-ω، به دلیل عمومیت نداشتن ضرایب این مدل ها، اغلب با خطا همراه است.در این پژوهش، برای نخستین بار تاثیر پارامترهای مدل سازی ∞* β و عدد پرانتل آشفتگی Prt در شبیه سازی های عددی انتقال حرارت به روش SST k-ω در جریان آشفته داخل یک لوله مجهز به نوار پیچ خورده کوتاه در مقایسه با داده های تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. بهبود پیش بینی های عددی دو پارامتر ضریب اصطکاک و عدد ناسلت با انتخاب مناسب پارامترهای مدل آشفتگی مورد نظر می باشد. نتایج نشان می دهند که کاهش ∞* β از ۰.۰۹ به ۰.۰۶ منجر به کاهش خطای ضریب اصطکاک از ۱۲.۵% به ۰.۹% نسبت به داده های تجربی مرجع گردید. با توجه به ثابت بودن Prt، کاهش ∞* β منجر به افزایش عدد ناسلت نیز می گردد. تاثیر پارامتر ∞* β بر افت فشار، ساختارهای گردابه ای مارپیچی و شار انستروفی نیز مورد بررسی قرار گرفته است.برای بهبود پیش بینی های انتقال حرارت، مقدار عدد پرانتل آشفتگی از ۰.۸۵ به ۱.۵ افزایش یافت که منجر به کاهش شار حرارتی آشفتگی و خطای شبیه سازی های عددی برای عدد ناسلت از ۱۳.۷% به ۲% می گردد. اثر این تغییرات بر دمای دیواره نیز مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین رابطه رفتار تناوبی افزایشی دمای دیواره با گردابه های چرخشی به وجود آمده در جریان مورد بحث قرار می گیرد.

کلیدواژه ها:

نوار پیچ خورده کوتاه ، جریان آشفته چرخشی در لوله ، انتقال حرارت ، مدل SST k-& omega ، پارامترهای مدل سازی & infin ، * & beta ، و Prt