تحلیل عددی تأثیر محرک پلاسما بر میدان جریان و انتقال گرمای همرفت طبیعی در کانال‌های عمودی با دیواره دندانه‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، پردیس دانشگاهی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

3 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی شرق گیلان، دانشگاه گیلان، رودسر، ایران

4 دانش‌آموخته دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر تأثیر استفاده از محرک پلاسما تخلیه دی‌الکتریک سطحی بر انتقال گرمای همرفت طبیعی در چهار کانال عمودی با دیواره صاف، دندانه‌دار مستطیلی، دندانه‌دار ذوزنقه‌ای و دندانه‌دار مثلثی به‌صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت بررسی تأثیر استفاده از محرک پلاسما و هندسه کانال، تغییرات عدد ناسلت موضعی، تغییرات نسبت عدد ناسلت میانگین و شاخص ارزیابی عملکرد بر میدان جریان و انتقال گرما مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. نتایج حاکی از آن است که با افزایش ولتاژ، عدد ناسلت متوسط برای تمام کانال‌ها افزایش می‌یابد. به عنوان نمونه در عدد رایلی 105، با افزایش ولتاژ از 6 کیلوولت به 10 کیلوولت، نسبت عدد ناسلت متوسط به ترتیب 11/89، 47/96، 50/102 و 62/96 درصد برای کانال‌های عمودی صاف، دندانه مستطیلی، دندانه ذوزنقه‌ای و دندانه مثلثی افزایش می‌یابد. همچنین شاخص ارزیابی عملکرد در حضور محرک پلاسما برای تمام کانال‌های عمودی در تمامی شرایط مقداری بزرگ‌تر از 25/1 دارد که نشان‌دهنده مؤثر بودن اعمال محرک پلاسما بر راندمان گرمایی جریان همرفت طبیعی درون کانال‌های صاف و دندانه‌دار می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • نیشاپوری ر. و حسین‌پور س.، مطالعه تاثیر نصب پره متخلخل درون یک محفظه بسته مربعی جهت افزایش میزان انتقال گرمای جابه‌جایی آزاد. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1398، د. 49، ش. 1، ص 351-358.
  • محبی ر. حقیقی س. و شمسی م.، بررسی عددی تأثیر بلوک داغ بر آهنگ انتقال گرمای جابه‌جایی طبیعی داخل یک حفره  ⅂ شکل. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1398، د. 49، ش. 2، ص 305-313.
  • گل محمدپور ع. و پسته‌ای س م.، بررسی اثر پارامتر‌های هندسی پره‌های طولی خارجی و جریان سیال بر کارایی مبادله‌کن‌های گرمایی عمودی تحت انتقال گرمای جابجایی آزاد. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1398، د. 49، ش. 1، ص 245-253.
  • مویدی ح. امانی فرد ن. و محدث دیلمی ح.، تحلیل عددی قدرت جریان ثانویه ناشی از محرک الکتروهیدرودینامیک در یک کانال مسطح.نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر. 1400، د. 53، ش. 3، ص 1401-1416.
  • Wang J, Fu R, Hu X. Experimental study on EHD heat transfer enhancement with a wire electrode between two divergent fins. Applied Thermal Engineering. 2019 Feb 5;148:457-65.
  • Jang JY, Chen CC. 3-D EHD enhanced natural convection over a horizontal plate flow with optimal design of a needle electrode system. Energies. 2018 Jun 27;11(7):1670.
  • Samaei L, Deylami HM, Amanifard N, Moayedi H. Numerical evaluation of using micropolar fluid model for EHD-induced natural convection heat transfer through a rectangular enclosure. Journal of Electrostatics. 2019 Sep 1;101:103372.
  • Mahmoudi SR, Adamiak K, Castle P, Ashjaee M. The effect of corona discharge on free convection heat transfer from a horizontal cylinder. Experimental Thermal and Fluid Science. 2010 Jul 1;34(5):528-37.
  • Yan YY, Zhang HB, Hull JB. Numerical modeling of electrohydrodynamic (EHD) effect on natural convection in an enclosure. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications. 2004 Sep 1;46(5):453-71.
  • Moayedi H, Amanifard N. Electrohydrodynamic-enhanced natural convection heat transfer in a vertical corrugated duct. Heat Transfer Engineering. 2022 Oct 17;43(21):1838-51.
  • فتحی ع، و آهنگر م، مطالعه عددی جریان جت برخوردی تولید شده توسط رژیم تخلیه الکتریکی کرونا. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1398، د. 97، ش. 3، ص 259-267.
  • Golsefid SS, Amanifard N, Deylami HM, Dolati F. Numerical and experimental study on EHD heat transfer enhancement with Joule heating effect through a rectangular enclosure. Applied Thermal Engineering. 2017 Aug 1;123:689-98.
  • Rezaee M, Taheri AA, Jafari M. Experimental study of natural heat transfer enhancement in a rectangular finned surface by EHD method. International Communications in Heat and Mass Transfer. 2020 Dec 1;119:104969.
  • Kasayapanand N. Numerical modeling of the effect of number of electrodes on natural convection in an EHD fluid. Journal of electrostatics. 2007 Jun 1;65(7):465-74.
  • Kasayapanand N. Electrohydrodynamic induced flow and heat transfer in vertical channel with fin array attached. Heat transfer engineering. 2010 Feb 1;31(2):127-37.
  • کاوس فر س، مهدوی مقدم ح، و اسماعیل‌زاده ا، شبیه سازی تأثیر محرک پلاسما بر حباب جدایش جریان هوا. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1396، د. 47، ش. 2، ص 213-221.
  • Amanifard N, Abdollahzadeh M, Moayedi H, Pascoa JC. An explicit CFD model for the DBD plasma actuators using wall-jet similarity approach. Journal of Electrostatics. 2020 Sep 1;107:103497.
  • دالوند م، ابراهیمی م، و پوریوسفی غ، بررسی تجربی اثر متغیرهای هندسی و الکتریکی بر عملکرد محرک‌های پلاسمایی DBD در رژیم یکنواخت و رژیم رگه‌ای تخلیه‌ی پلاسما. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1396، د. 47، ش. 2، ص 95-104.
  • Moayedi H, Amanifard N, Deylami HM. Parametric study of DBD plasma actuator for heat transfer enhancement in flow over a flat plate at low Reynolds numbers. Journal of Electrostatics. 2023 Jul 1;124:103825.
  • Moayedi H, Amanifard N. Finding a low cost energy multi-DBD plasma actuator for natural heat transfer enhancement in a vertical duct. Journal of Electrostatics. 2020 Nov 1;108:103520.
  • Singh KP, Roy S. Force approximation for a plasma actuator operating in atmospheric air. Journal of Applied Physics. 2008 Jan 1;103(1).
  • Moayedi H, Deylami HM. Electrohydrodynamic performance improvement using different actuation modes in a channel: A CFD simulation study. Applied Thermal Engineering. 2022 Jul 5;211:118471.
  • Yilmaz T, Fraser SM. Turbulent natural convection in a vertical parallel-plate channel with asymmetric heating. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2007 Jul 1;50(13-14):2612-23.
  • Thomas FO, Corke TC, Iqbal M, Kozlov A, Schatzman D. Optimization of dielectric barrier discharge plasma actuators for active aerodynamic flow control. AIAA journal. 2009 Sep;47(9):2169-78.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار