حل عددی معادلات انتقال حرارت و مومنتوم در لوله ها با موانع آشفته ساز

یکی از روشهای افزایش نرخ انتقال حرارت، استفاده از موانع آشفته ساز در جریانهای داخلی میباشد. در این مقاله با استفاده از روشهای عددی، معادلات انتقال حرارت و مومنتوم برای جریانهای 3بعدی، پایا و تراکم ناپذیر حل شده است. هندسه در نظر گرفته شده، بخش ورودی یک لوله با موانع استوانهای در مرکز لوله میباشد. موانع آشفته ساز به صورت پریودیک و با فواصل منظم در طول خط لوله جاگذاری شده است. ابتدا و انتهای خط لوله به عنوان شرط مرزی پریودیک و با دبی جرمی عبوری 0/0105 kg.s -1 و جداره ها به صورت شرط مرزی دما ثابت T=600 K مدلسازی شده است. برای پیشبینی مناسب پروفیل سرعت در کنار دیواره، 5 لایه مش لایه مرزی استفاده شده است. نتایج حل عددی نشان میدهد که موانع آشفتهساز بخوبی توانسته اند جریان آرام ورودی را تحت تاثیر قرار داده و در فاصله ای بسیار کوتاه از ورودی (L/D=4.4)، جریان به صورت آشفته تبدیل شده است. جریان آشفته منجر به افزایش نرخ اختلاط و در نتیجه افزایش نرخ انتقال حرارت شده است. جریانهای گردابهای ایجاد شده، دمای متوسط خروجی را در فاصله L/D=8 به 401/24 K افزایش داده و اختلاف دمای ورودی و خروجی به 101/24 K رسیده است. با روش استفاده شده، میزان کل انتقال حرارت در لوله برابر با 1077/52 J شده است.

کلیدواژه ها:

جریان داخلی ، طول ورودی ، طول ورودی ، موانع آشفته ساز ، روش عددی