بررسی عددی انتقال گرمایی جابجایی طبیعی سیال غیرنیوتنی قانون توانی درون محفظه مثلث شکل حاوی یک منبع گرمایی همدما

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

3 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

در این تحقیق انتقال گرمای جابجایی طبیعی در یک محفظه مثلثی پرشده از سیال غیرنیوتنی قانون توانی که یک گرم‌کن مثلـث شـکل بـا دمـای ثابـت   درون آن قـرار دارد بررسـی می‌شود. محفظـه یـک مثلـث متساوی الضلاع به ضلع l و گرم‌کن نیز یک مثلث متساوی الضلاع به ضلع b است. دیوارهـای جـانبی محفظـه دردمای سرد  قرار دارند و دیوار پائینی محفظه از نظر گرمایی عایق شده است. معادلات مربوطه برای سیال غیرنیوتنی قانون توانی به روش المان محدود جبری شده و با استفاده از روش یکپارچه مستقیم در نرم‌افزار comsol حل‌ شده‌اند. تأثیر پارامترهایی مانند عدد رایلی ، شاخص توان  ، طول بی‌بعد مثلث گرم‌کن  بر روی عملکرد هیدرودینامیکی و حرارتی محفظه بررسی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که افزایش عدد رایلی، به‌ویژه برای مقادیر  ، باعث افزایش آهنگ انتقال گرما می‌شود و استفاده از سیالات غیرنیوتنی رقیق برشی، مخصوصاً در اعداد رایلی بالا نیز عملکرد گرمایی محفظه را بهبود می‌بخشد. نتایج همچنین نشان می‌دهند که اندازه محفظه گرم‌کن، بسته به مقادیر عدد رایلی و شاخص توان تأثیرات قابل ‌توجهی بر روی میدان جریان و عملکرد گرمایی محفظه دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • Barnes, H , A Hand book of Elementary Rhology, INNFM , 2000.
  • سجودی ع.، طلعتی ف. و نیشابوری ف.، تحلیل عددی جریان آرام سیال غیرنیوتنی اطراف استوانه دوار.  مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 41، ش. 2 ، ص 53-59، 1390.
  • جهانبخشی ا. و احمدی ندوشن ا.، مطالعه عددی جابه­جایی آزاد سیال غیرنیوتنی مدل پاورلا در یک محفظه مربعی با چشمه حرارتی مرکزی. مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس، د. 17، ش. 11، ص 352-343، 1396.
  • Kefayati GH R., Mesoscopic simulation of mixed convection on non-Newtonian nanofluids in a two sided lid-driven enclosure. Advanced Powder Technology, Vol. 26, No. 2, pp. 576–588, 2015.
  • Raisi A., The effect of conductive baffles on natural convection in a power-law fluid-filled square cavity. International Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol. 40, No. 1, pp. 6-14, . 2018.
  • Ozoe H. and Churchill SW., Hydrodynamic stability and natural convection In Ostwald–de Waele and Ellis fluids: the development of numerical solution. AIChE Journal, Vol. 18, No. 6, pp. 1196-1207, 1972.
  • Kim G. B., Hyun J. M. and Kwak H. S., Transient buoyant convection of a power-law non-Newtonian fluid in an enclosure. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 46, No. 19, pp. 3605–3617, 2003.
  • Lamsaadi M., Naimi M. and Hasnaoui M., Natural convection heat transfer in Shallow horizontal rectangular enclosures uniformly heated from the Side and filled with non-Newtonian power law fluids. Energy Conversion Management, Vol. 47, No. 15-16, pp. 2535-2551, 2006.
  • Jambal O., Shigechi T., Davaa G. and Momoki S. Effects of viscous dissipation and fluid axial heat conduction on heat transfer for non-Newtonian fluids in ducts with uniform wall temperature: Part I: Parallel plates and circular ducts. International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 32, No. 9, pp. 1165–1173, 2005.
  • Lamsaadi M., Naimi M., Hasnaoui M. and Mamou M., Natural Convection in a Tilted Rectangular Slot Containing Non-Newtonian Power-Law Fluids and Subject to a Longitudinal Thermal Gradient. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, Vol. 50, No. 6, pp. 561–583, 2006.
  • Alloui Z. and Vasseur P., Natural convection of Carreau–Yasuda non-Newtonian fluids in a vertical cavity heated from the sides. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 84, pp. 912–924 , 2015.
  • Raisi A., Natural Convection of Non-Newtonian Fluids in a Square Cavity with a Localized Heat Source. Strojniski Vestnik/Journal of Mechanical Engineering, Vol. 62, pp. 553-564,
  • Lamsaadi M., Naimi M. and Hasnaoui M., Natural convection of non-Newtonian power law fluids in a shallow horizontal rectangular cavity uniformly heated from below. Heat and Mass Transfer, Vol. 41, No. 3, pp. 239-249, 2005.
  • رئیسی ا.، اثر یک جفت مانع دما ثابت بر جابجایی طبیعی سیالات غیرنیوتنی در یک محفظه مربعی، مجله مهندسی مکانیک مدرس، د. 15، ش. 11،ص 215-224، 1394.
  • امیری دلوئی ا.، محبی ر. و کردوانی ع.، مطالعه شبکه بولتزمن برای بررسی تاثیر لزجت تابع دما در جریان سیال غیرنیوتنی گرمایی از روی سیلندر مربعی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 49، ش. 1 ، ص 31-40، 1398.
  • جلالی ع.، امیری دلوئی ا.، گل محمدی ا. و خوراشادیزاده م.، شبیه‌سازی جریان سیال کاریو-یاسودا با لزجت تابع دما: روش شبکه بولتزمن غیرنیوتنی، مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 48، ش. 1 ، ص 105-113، 1397.
  • Mohebbi R., Delouei A. A., Jamali A., Izadi M. and Mohamad A. A., Mohamad, Pore-scale simulation of non-Newtonian power-law fluid flow and forced convection in partially porous media: Thermal lattice Boltzmann method. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, Vol. 525, pp. 642-656, 2019.
  • Karimnejad S., Delouei A. A., Nazari M., Shahmardan M. M., Rashidi M. M. and Wongwises S., Immersed boundary—thermal lattice Boltzmann method for the moving simulation of non-isothermal elliptical particles. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. Vol. 138, No. 6, pp. 4003-4017, 2019.
  • Chhabra R. P. and Richardson J. F., Non-Newtonian Flow and Applied Rheology: Engineering Applications, second ed., Butterworth-Heinemann, Oxford, 2011.
  • Andersson H. I., Film flow of power-law fluids. Encyclopedia of Fluid Mechanics, Vol. 9, pp. 617–648, 1989.

[21] Saha S., Sultana T., Saha G. and Rahman M. M., Effects of discrete isoflux heat source size and angle of inclination on natural convection heat transfer flow inside a sinusoidal corrugated enclosure. International communications in heat and mass transfer, Vol. 35, No. 10, pp. 1288-1296, 2008.