اثر فین در نرخ انتقال حرارت جابجایی آزاد با گرادیان چگالی شدید

در این تحقیق به بررسی اثر اضافه نمودن یک فین عایق بر پدیده ی انتقال حرارت جابجایی آزاد درون یک حفره بسته پرداخته شده است. اثر یک فین با طولی برابر با نصف عرض حفره، در هفت موقعیت مختلف روی دیواره داغ بررسی شده است. بررسی برای مقادیر مختلف عددی ریلی شامل 104، 105 و 106 و نیز شدت های مختلف اختلاف دما شامل 0/6، 0/1، ε=0/001 انجام شده است. گسسته سازی معادلات بر پایه روش حجم محدود و ترفند Quicker و حل معادلات حاکم از طریق الگوریتم سیمپل صورت می گیرد. البته، استفاده از تشابه موجود بین معادلات جریان تراکم پذیر با معادلات جریان تراکم ناپذیر، امکان حل معادلات تراکم پذیر را در قالب تراکم ناپذیر ممکن می سازد. در نتیجه نیازی به استفاده از تقریب بوزینسک نخواهد بود و بررسی حالاتی که در آنها گرادیان ههای شدید دمایی وجود دارد، ممکن خواهد شد. خطوط همدما و خطوط جریان برای چند حالت رسم شده اند. عدد نوسلت دیواره سرد برای دو حالت عدم حضور فین و حالت حضور فین عایق برای موقعیت های مختلف فین، شدت های مختلف گرادیان دما و مقادیر مختلف عدد ریلی محاسبه می شود. پارامتر NNR به عنوان نسبت نوسلت متوسط با حضور فین به نوسلت متوسط در صورت عدم وجود فین معرفی می شود. از بررسی انجام شده مشخص شده است که حضور فین با بلوکه کردن جریان از میزان هدر روی حرارتی به خارج حفره خواهد کاست. در مقادیر بالاتر عدد ریلی، گردابه های فرعی در حفره ظاهر می شوند. این پدیده از اثر فین برای کنترل جابجایی آزاد خواهد کاست و سبب کاهش در عملکرد فین خواهد شد.

کلیدواژه ها:

حفره ، جابجایی آزاد ، فین عایق ، انتقال حرارت ، حجم محدود ، روش عددی