شبیه سازی انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی آشفته فلز مایع LBE با استفاده از مدل های توربولانسی و مقایسه با نتایج DNS

در این پژوهش، رفتار جریان آشفته و انتقال حرارت در یک کانال قائم تحت اثرات شناوری و در حضور اعداد ریچاردسون مختلف (۰.۲۵، ۰.۵ و ۱) بررسی شد. نتایج نشان دادند که با افزایش عدد ریچاردسون، نقش نیروهای شناوری در تغییر الگوهای جریان و میدان حرارتی پررنگ تر می شود. در شرایط Ri=۰.۲۵، سرعت جریان در سمت همسو افزایش و در سمت مخالف کاهش یافت؛ در این حالت، مدل های SST k-ω و BSL k-ω نزدیک ترین همخوانی را با داده های DNS داشتند. با افزایش عدد ریچاردسون به Ri=۰.۵، مدل های SST k-ω، BSL k-ω و k-ε Re-Enhanced در نزدیکی دیواره گرم دقت مناسبی داشتند، در حالی که تنها SST k-ω توانست رفتار DNS را در نزدیکی دیواره سرد بازتولید کند. در حالت Ri=۱، مدل های SST k-ω و k-ε Re-Enhanced بهترین بازتولید از نتایج DNS را ارائه دادند و مدل BSL k-ω با وجود اختلاف نسبی، روند کلی سرعت را حفظ کرد. تحلیل نتایج نشان داد که مدل SST k-ω با افزایش عدد ریچاردسون، دقت بیشتری پیدا کرده و بهترین تطابق را با داده های مرجع ارائه می دهد. در نهایت، تحلیل عملکرد مدل GEKO بیانگر آن بود که با تنظیم پارامتر CNW، دقت پیش بینی ها به طور چشمگیری افزایش می یابد؛ به ویژه با کاهش CNW تا ۲- در نزدیکی دیواره گرم و افزایش آن تا ۲.۵+ در نزدیکی دیواره سرد، نتایج بهبود یافته و در برخی موارد حتی نزدیک تر از سایر مدل ها به داده های DNS بودند.

کلیدواژه ها:

جریان آشفته ، انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی ، مدل های توربولانسی ، DNS