شبیه سازی جریان سیال و انتقال گرمای داخل حفره U شکل چین دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 دکتری، دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

در مطالعه حاضر، انتقال گرمای همرفت طبیعی در یک حفره U شکل چین دار بررسی شده است. برای حل معادله بقای جرم (پیوستگی)، معادله بقای اندازه حرکت خطی (معادله مومنتوم) و معادله انرژی از روش المان محدود استفاده شده‌ است. صحت روش مورد استفاده با نتایج موجود بررسی گردیده و تطابق بالایی میان آن‌ها به‌دست آمده است. جریان سیال دوبعدی و آب نیز به عنوان سیال عامل در حفره انتخاب شده است. اعداد رایلی مختلف (103 - 106) و دیواره‌های چین دار، متغیر‌های تأثیرگذار بر میدان‌های جریان و انتقال گرما می‌باشند. نتایج به صورت کانتور سرعت، جریان سیال، ‌دما و عدد ناسلت متوسط بیان شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان دهنده‌ این است که با افزایش عدد رایلی، آهنگ انتقال گرما افزایش می‌یابد که بیشترین مقدار آن برابر 43/76 در عدد رایلی 106 است. همچنین در یک عدد رایلی ثابت، حفره صاف میزان آهنگ انتقال گرما بالاتری دارد و بیشترین مقدار افت انتقال گرما در حفره دو طرف چین دار اتفاق می افتد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • Matori A., Mohebbi R., Hashemi Z., Ma Y., Lattice Boltzmann study of multi-walled carbon nanotube (MWCNT)-Fe3O4/water hybrid nanofluids natural convection heat transfer in a Π-shaped cavity equipped by hot obstacle. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, , 136, pp., 2495-2508, 2018.
  • Alsabery A.I., Mohebbi R., Chamkha A.J. et al. Impacts of magnetic field and non-homogeneous nanofluid model on convective heat transfer and entropy generation in a cavity with heated trapezoidal body. J Therm Anal Calorim,, 138, pp., 1371–1394, 2019.

[3]  Mohebbi R., Nazari M., Kayhani MH., Comparative study of forced convection of a power-law fluid in a channel with a built-in square cylinder. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, Vol. 57, No. 1, 2016.

[4]  Rathish Kumar B., Shalini., Free convection in a non-Darcian wavy porous Enclosure. Engineering Science and Technology, an International Journal, Vol. 41, pp. 1827-1848, 2003.

[5]  Varol Y., Oztop H., Varol A., Natural convection in porous triangular enclosures with a solid adiabatic fin attached to the horizontal wall. International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 34, pp. 19-27, 2007.

[6]  Aounallah M., Addad Y., Benhamadouche S., Imine O., Adjlout L., Laurence D., Numerical investigation of turbulent natural convection in an inclined square cavity with a hot wavy wall. International Jouranl of Heat and Mass Transfer, Vol. 50, pp. 1683-1693, 2007.

[7]  Heidary H., Kermani M., Effect of nano-particles on forced convection in sinusoidal-wall channel. International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 37, pp. 1520-1527, 2010.

[8]  Hasan M. N., Sahab S. C., Gu Y. T., Unsteady natural convection within a differentially heated enclosure of sinusoidal corrugated side walls. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 55, pp. 5696–5708, 2012.

[9]  Rahmana M. M., Mojumderc S., Sahac S., Mekhilefa S., Saidur R., Augmentation of natural convection heat transfer in triangular shape solar collector by utilizing water based nanofluids having a corrugated bottom wall. International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 50, pp. 117–127, 2014.

[10]             Navaeia A. S., Mohammedb H. A., Munisamya K. M., Yarmandc H., Gharehkhani S., Heat transfer enhancement of turbulent nanofluid flow over various types of internally corrugated channels. Powder Technology, Vol. 286, pp. 332–341, 2015.

[11]             Hussain S. H., Analysis of heatlines and entropy generation during double-diffusive MHD natural convection within a tilted sinusoidal corrugated porous enclosure. Engineering Science and Technology, an International Journal, Vol. 19, pp. 926–945, 2016.

[12]             Milani Shirvana K., Ellahib R., Mamouriana M.,  Moghiman M., Effects of wavy surface characteristics on natural convection heat transfer in a cosine corrugated square cavity filled with nanofluid. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 107, pp. 1110-1118, 2017.

[13]             Yuan Ma, Mohebbi, R., Rashidi, M. M., Yang, Z., Sheremet, M., Nanoliquid thermal convection in I-shaped multiple-pipe heat exchanger under magnetic field influence, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, Vol., 550, 2020.

[14]             Mozaffari M., D’Orazio A., Karimipour A. Abdollahi, A. and Safaei, M.R. (2020), "Lattice Boltzmann method to simulate convection heat transfer in a microchannel under heat flux: Gravity and inclination angle on slip-velocity", International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, Vol. 30 No. 6, pp. 3371-3398

[15]             Mezrhab A., Moussaoui M.A., Jami M., Naji H., Bouzidi M. H., Double MRT thermal lattice Boltzmann method for simulating convective flows, Physics Letter A, Vol., 374, pp., 3499–3507, 2010.

[16]  Yang X., Shi B., Chai Z., Generalized modification in the lattice Bhatnagar–Gross–Krook model for incompressible Navier–Stokes equations and convection–diffusion equations, Physics Review E, 90 013309, 2014.