بهبود انتقال حرارت در مواد تغییر فازدهنده با استفاده از دیواره نوسانی هارمونیک

در این مقاله اثر نوسان هارمونیک یک دیواره داغ بر افزایش انتقال حرارت و نرخ ذوب ماده تغییر فاز دهنده RT۳۵ در یک محفظه مستطیلی دوبعدی (۳۰ × ۶۰ سانتی متر) به صورت عددی بررسی شده است. شبیه سازی ها با استفاده از روش آنتالپی–تخلخل در ANSYS Fluent ۲۰۲۰ انجام و سه فرکانس نوسان (۱، ۵ و ۱۰ هرتز) مورد مطالعه قرار گرفتند؛ گام زمانی برای هر مورد برابر با یک چهارم دوره نوسان انتخاب شد. نتایج نشان می دهد اعمال نوسان به دیواره داغ منجر به افزایش قابل توجهی در شار حرارتی دیواره و تسریع پیشروی جبهه ذوب نسبت به حالت ساکن می گردد. به طور کمی، زمان لازم برای رسیدن به ۵۰٪ کسر مایع در مقایسه با حالت بدون نوسان تقریبا به ترتیب در فرکانس های ۱، ۵ و ۱۰ هرتز حدود ۱۰–۱۵٪، ۲۰–۲۵٪ و بیش از ۳۰٪ کاهش یافت. میانگین شار حرارتی نیز به ترتیب حدود ۱۰–۱۵٪، ۳۰٪ و ۴۰٪ افزایش نشان داد. تحلیل میدان دما و جریان نشان می دهد نوسان دیواره با ایجاد ساختارهای گردابه ای قوی تر و نازک کردن لایه مرزی حرارتی، اختلاط را تقویت کرده و انتقال جابه جایی را تسهیل می کند. این نتایج دیواره های داغ نوسانی را به عنوان یک روش فعال کارآمد و قابل کنترل برای بهبود عملکرد سامانه های ذخیره سازی انرژی حرارتی مبتنی بر PCM معرفی می کند.

کلیدواژه ها:

مواد تغییر فاز دهنده ، نوسان ، ذخیره گرمایی ، انتقال حرارت