اثر چیدمان فیبرهای جامد بر انتقال حرارت از یک کانال متخلخل تحت گرمایش نامتقارن

در پژوهش حاضر، روش شبکه بولتزمن برای بررسی انتقال حرارت مزدوج در یک کانال دو بعدی حاوی ماده متخلخل فیبری شکل، مورد استفاده قرار گرفته است. محیط متخلخل مد نظر از توزیع منظم و تصادفی فیبرهای جامد تشکیل شده، که به صورت موانع مربعی و در یک جریان متقاطع قرار گرفته اند. شرایط مرزی حرارتی نامتقارن، بدین گونه که یک دیواره عایق و دیواره دیگر دما ثابت باشد، بر دیواره های کانال اعمال شده است. فاز جامد در مقیاس حفره و با فرض عدم تعادل حرارتی شبیه سازی شده است. تغییرات عدد ناسلت متوسط روی دیواره دما ثابت، به عنوان معیار بهبود میزان انتقال حرارت، مورد نظر است. تغییرات افت فشار نیز به عنوان یکی از پارامترهای موثر بر ملاحظات طراحی سیستم ها بررسی شده است. نتایج بدست آمده، علاوه بر تایید برتری وضعیتی که کانال از ماده متخلخل نیمه پر شده نسبت به حالت کاملا پر شده آن، نشانگر وجود مقادیر بهینه ای برای نسبت انسداد و انحراف از مرکز محفظه متخلخل جهت بیشینه کردن انتقال حرارت یا کمینه کردن افت فشار است. همچنین، به ازاء پارامترهای طراحی یکسان، نحوه چیدمان فیبرهای جامد از حیث منظم و یا تصادفی بودن بر میزان افت فشار و انتقال حرارت تاثیر قابل ملاحظه ای دارد.

کلیدواژه ها:

محیط متخلخل ، انتقال حرارت مزدوج ، روش شبکه بولتزمن ، شرایط مرزی حرارتی نامتقارن ، چیدمان تصادفی و منظم