تحليل عددي ميدان جريان و انتقال حرارت حاصل از برهمكنش جت مصنوعي برخوردي با جريان عرضي توسط مدل‌هاي DES و SAS

كارشناسي ارشد

جت مصنوعي با توجه به خصوصيات منحصر به فرد و كاربرد‌هاي گوناگوني كه دارد، در سال‌هاي اخير مورد مطالعه‌ي پژوهشگران قرار گرفته و حجم عظيمي از مطالعات عددي و تجربي را به خود اختصاص داده است. مهم‌ترين خصوصيت جت مصنوعي، استفاده از سيال محيط و عدم نياز به تزريق سيال خارجي به محيط مي‌باشد. به اين ترتيب، در نقاطي كه امكان تزريق سيال وجود ندارد مي‌توان از اين پديده براي خنك‌كاري استفاده كرد. در قياس با جابجايي اجباري به روش سنتي، جت مصنوعي عملكرد بسيار بهتري را در خنك‌كاري سريع و مؤثر از خود بروز مي‌دهد. با توجه به ماهيت آشفته‌ي جريان و پيچيدگي‌هاي مربوط به آن، انتخاب مدل آشفتگي مناسب از اهميت بالايي برخوردار است. بخش عمده‌ي بررسي‌هاي انجام شده مربوط به مدل‌سازي توسط مدل‌هاي URANS مي‌باشد. در مطالعات پيشين انجام شده در آزمايشگاه تحقيقاتي انتقال حرارت دانشگاه علم و صنعت ايران به تحليل رفتارهاي جت مصنوعي برخوردي در محيط ساكن و نيز در حضور جريان عرضي با استفاده از مدل‌هاي URANS، هم‌چنين تحليل جت مصنوعي در حضور جريان عرضي با استفاده از رهيافت LES پرداخته شده است. هدف از پايان‌نامه‌ي حاضر، بررسي و تحليل قابليت مدل‌هاي DES و SAS، با توجه به حجم محاسباتي كم‌تر نسبت به مدل‌‌هاي DNS و LES و همچنين دقت بيشتر نسبت به مدل‌هاي URANS در شبيه‌سازي جريان و انتقال حرارت ناشي از جت مصنوعي برخوردي در حضور جريان عرضي مي‌باشد. در ابتدا، پس از شبيه‌سازي و اعتبارسنجي مسئله‌ي فوق با مدل‌هاي SST/Kω، SAS و DES، به مقايسه‌ي نتايج اين سه مدل با نتايج آزمايشگاهي موجود پرداخته شده است. مطابق با نتايج حاصل، مدل DES عملكرد بهتري را نسبت به دو مدل ديگر در پيش¬بيني انتقال حرارت جابجايي دارد. البته هر سه مدل در پيش‌بيني مقدار ضريب انتقال حرارت در نواحي دورتر از زير اوريفيس خطاي نسبتاً زيادي دارند. در ادامه، به بررسي تاثير دو پارامتر مهم يعني فركانس جت مصنوعي و سرعت جريان عرضي بر انتقال حرارت پرداخته شده است كه نشان‌گر افزايش ضريب انتقال حرارت با افزايش فركانس، البته در محدوده‌ي بررسي شده، مي‌باشد. همچنين نتايج حاكي از وجود مقدار بهينه براي سرعت جريان عرضي در ايجاد بيشينه ضريب انتقال حرارت مي‌باشد. در انتها، به تحليل تاثير پارامتر جديدي به نام پارامتر K كه نشان‌گر نسبت زمان مكش به دمش جت مصنوعي مي‌باشد، بر ميزان ضريب انتقال حرارت روي سطح برخورد پرداخته شده است. ضريب انتقال حرارت بيشينه با پارامتر K نسبت عكس دارد و با كاهش K افزايش مي‌يابد. از سوي ديگر، توزيع ضريب انتقال حرارت جابجايي در مقدار بزرگتر پارامتر K يكنواخت‌تر مي‌باشد.

194180

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي - علوم حرارتي

دكتر فرزاد بازديدي طهراني