بررسی عددی انتقال گرمای جریان سیال در کانال شامل استوانه با دو مولد گردابه انعطاف‌پذیر تحت شرایط جریان ورودی سینوسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

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

چکیده

در این مطالعه، رفتار هیدرودینامیکی و انتقال گرمای جریان سیال جاری در یک کانال با دیواره‌های گرم در حضور پره‌های انعطاف‌پذیر (مولد گردابه) مورد بررسی قرار گرفته است. جریان سیال ورودی به کانال با پروفیل سینوسی تعریف شده است که منجر به نوسان پره‌های الاستیک و ایجاد گردابه‌هایی در جریان سیال می‌شود. معادلات حاکم بر جریان سیال و تغییر شکل پره‌های الاستیک با استفاده از روش المان محدود همراه با تکنیک لاگرانژی-اولری حل شده‌اند. تحلیل عددی شامل مطالعه رفتار پره‌های انعطاف‌پذیر و تأثیر آن‌ها بر روی نیروی پسا، عدد ناسلت و افت فشار در کانال است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش مدول الاستیسیته پره‌ها باعث افزایش نیروی پسا، عدد ناسلت و کاهش جابجایی نوک انتهایی پره‌ها می‌شود. همچنین با افزایش طول پره‌های الاستیک، انتقال گرما بر روی دیواره‌های گرم بهبود یافته و افت فشار در داخل کانال افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، حضور پره‌های انعطاف پذیر به طول mm 3 منجر به افزایش عددناسلت به میزان 82% و بهبود شاخص نسبت عملکرد گرمایی به میزان 10% نسبت به حالت پایه (در غیاب پره‌های انعطاف پذیر) گردیده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Mirzaee H, Dadvand A, Mirzaee I, Shabani R. Heat Transfer Enhancement in Microchannels Using an Elastic Vortex Generator. Journal of Enhanced Heat Transfer. 2012; 19(3):199–211.
  • Park SG. Heat Transfer Enhancement by a Wall Mounted Flexible Vortex Generator with an Inclination Angle. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020; 148: 1-15.
  • Dadvand A, Hosseini S, Aghebatandish S, Khoo BC. Enhancement of Heat and Mass Transfer in a Microchannel via Passive Oscillation of a Flexible Vortex Generator. Chemical Engineering Science. 2019; 207: 556–580.
  • Hosseini S, Aghebatandish S, Dadvand A, Khoo, BC. An Immersed Boundary-Lattice Boltzmann Method with Multi Relaxation Time for Solving Flow-Induced Vibrations of an Elastic Vortex Generator and Its Effect on Heat Transfer and Mixing. Chemical Engineering Journal. 2021; 405: 1-21.
  • Ismael MA, Hussain S, Alsabery AI, Chamkha AJ, Hashim I. Thermal Performance of a Vertical Double-Passage Channel Separated by a Flexible Thin Sheet, International Communications in Heat and Mass Transfer. 2022; 137: 106238.
  • Abbasinezhad-Fallah D, Rezazadeh S, Jalili H, Raad M, Numerical Investigation of Triangular Bluff Bodies Size Effect on Heat and Mass Transfer Phenomena: Internal Flow. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2022; 44:1-12.
  • Ali S, Menanteau S, Habchi C, Lemenand T, Harion J L. Heat Transfer and Mixing Enhancement by Using Multiple Freely Oscillating Flexible Vortex Generators. Applied Thermal Engineering. 2016;105; 276–89.
  • Yu Y, Liu Y, Chen Y. Vortex Dynamics and Heat Transfer behind Self-Oscillating Inverted Flags of Various Lengths in Channel Flow. Physics of Fluids. 2018; 30(4):1-10.
  • Jing D, Zhan X. Fluid Mixing behind a Branched Elastic Flag Connecting to a Cylinder in Channel Flow. Physics of Fluids. 2022; 34(4): 1-13.
  • Lee JB, Park SG, Kim B, Ryu J, Sung HJ. Heat transfer enhancement by flexible flags clamped vertically in a Poiseuille channel flow, International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017; 107: 391–402.
  • Adibi T, Razavi SE, Ahmed SF, Saha SC, Shah NA. Role of a Hinged Single Separator in Heat Transfer Enhancement and Drag Reduction in Circular Cylinder Flow. Arabian Journal of Science and Engineering. 2024.
  • Das A, Mahmood FT, Smriti RB, Saha S, Hasan MN. CFD analysis of heat transfer enhancement by wall mounted flexible flow modulators in a channel with pulsatile flow. Heliyon. 2023; 9: 1-8.
  • Shoele K, Mittal R. Computational study of flow-induced vibration of a reed in a channel and effect on convective heat transfer. Physics of Fluids, 2024; 26: 1-9.
  • Turek S, Hron J. Proposal for Numerical Benchmarking of Fluid-Structure Interaction between an Elastic Object and Laminar Incompressible Flow. Lecture Notes in Computational Science and Engineering. 2006; 53: 371–385.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار