بررسی عددی انتقال گرمای ترکیبی رسانش ، همرفت طبیعی و تابش در یک بلوک جامد شامل حفره‌های پرشده با گاز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

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

چکیده

در این پژوهش بررسی انتقال گرمای ترکیبی همرفت طبیعی، رسانش و تابش در یک بلوک جامد شامل دو حفره پرشده با گاز هوا مطالعه می‌شود. دیواره‌ی سمت چپ بلوک دارای دمای Th، دیواره سمت راست بلوک دارای دمای Tc و دیواره‌های بالا و پایین عایق گرمایی هستند. بلوک شامل دو حفره است که سطوح داخلی آن از نظر تابشی، پخشنده خاکستری بوده و گاز داخل حفره از نظر تابشی غیرفعال است. این پژوهش توسط روش المان محدود و نرم‌افزار Comsol Multiphysics نسخه 1/6 انجام می‌شود. مطالعه عددی برای اعداد رایلی در محدوده ، ضریب صدور سطوح حفره در محدوده   و مقادیر مختلف نسبت رسانایی گرمایی ، انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش عدد رایلی، عدد ناسلت همرفت افزایش و ناسلت تابشی کاهش می‌یابد. افزایش ضریب صدور تأثیر منفی روی شار گرمایی دارد به ‌طوری‌که ناسلت همرفت کاهش و ناسلت تابشی افزایش می‌یابد. افزایش رسانایی گرمایی نیز باعث تقویت همرفت طبیعی می‌شود چرا که با افزایش رسانایی گرمایی، شار گرمایی سریع‌تر از بلوک جامد عبور می‌کند و به سیال درون حفره می‌رسد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Ghasemi B, Aminossadati SM. Periodic natural convection in a nanofluid-filled enclosure with oscillating heat flux. International Journal of Thermal Sciences. 2010 Jan 1;49(1):1-9.
  • Ouakarrouch M, El Azhary K, Laaroussi N, Garoum M, Feiz A. Three-dimensional numerical simulation of conduction, natural convection, and radiation through alveolar building walls. Case Studies in Construction Materials. 2019 Dec 1;11:e00249.
  • Boukendil M, Abdelbaki A, Zrikem Z. Numerical simulation of coupled heat transfer through double hollow brick walls: Effects of mortar joint thickness and emissivity. Applied Thermal Engineering. 2017 Oct 1;125:1228-38.
  • Khatamifar M, Lin W, Armfield SW, Holmes D, Kirkpatrick MP. Conjugate natural convection heat transfer in a partitioned differentially-heated square cavity. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2017 Feb 1;81:92-103.
  • Das D, Roy M, Basak T. Studies on natural convection within enclosures of various (non-square) shapes–A review. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017 Mar 1;106:356-406.
  • Saravanan S, Sivaraj C. Combined natural convection and thermal radiation in a square cavity with a nonuniformly heated plate. Computers & Fluids. 2015 Aug 31;117:125-38.
  • Nia MF, Ansari AB, Nassab SA. Transient combined volumetric radiation and free convection in a chamber with a hollow heat-generating solid body. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2020 Dec 1;119:104937.
  • Miroshnichenko IV, Sheremet MA. Turbulent natural convection heat transfer in rectangular enclosures using experimental and numerical approaches: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018 Feb 1;82:40-59.
  • Martyushev SG, Sheremet MA. Conjugate natural convection combined with surface thermal radiation in an air filled cavity with internal heat source. International Journal of Thermal Sciences. 2014 Feb 1;76:51-67.
  • Mehryan SA, Ghalambaz M, Feeoj RK, Hajjar A, Izadi M. Free convection in a trapezoidal enclosure divided by a flexible partition. International journal of heat and mass transfer. 2020 Mar 1;149:119186.
  • Yang G, Wu JY. Effects of natural convection, wall thermal conduction, and thermal radiation on heat transfer uniformity at a heated plate located at the bottom of a three-dimensional rectangular enclosure. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications. 2016 Mar 18;69(6):589-606.
  • Wang T, Qiu Y, Lei G, Zhang J, Huang Y, Yang G. Transient characteristics of coupled thermal radiation and natural convection in a three-dimensional cylindrical cavity containing a heated plate. Thermal Science. 2022(00):135.
  • Ranjan Behera B, Chandrakar V, Senapati JR. Numerical analysis of combined free convection and radiation heat transfer from an open hemispherical cavity. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications. 2023 Jan 19:1-8.
  • Bilgen E. Natural convection in cavities with a thin fin on the hot wall. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2005 Aug 1;48(17):3493-505.
  • Zhang W, Zhang C, Xi G. Conjugate conduction-natural convection in an enclosure with time-periodic sidewall temperature and inclination. International Journal of Heat and Fluid Flow. 2011 Feb 1;32(1):52-64.
  • Kim DM, Viskanta R. Effect of wall conduction and radiation on natural convection in a rectangular cavity. Numerical Heat Transfer. 1984 Oct 1;7(4):449-70.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار