شبيه سازي عددي جوشش فيلمي درحضور يك ميدان الكتريكي يكنواخت با استفاده از روش رديابي جبهه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

پديده جوشش فيلمي كاربردهاي زيادي در صنايع از جمله كوره هاي صنعتي، مبدل هاي انتقال حرارت در نيروگاه هاي هسته اي و فسيلي دارد. در اين رساله جوشش فيلمي روي صفحه افقي در حضور يك ميدان الكتريكي يكنواخت با شرايط مرزي شارحرارتي ثابت و دما ثابت به صورت دو بعدي توسط روش عددي رديابي جبهه/تفاضل محدود شبيه سازي شده است. در روش رديابي جبهه با در نظر گرفتن تعدادي نقاط و المان هاي حاصل از متصل شدن اين نقاط به يكديگر، مرز مشترك دو فاز ساخته مي شود. اعمال ميدان الكتريكي به عنوان روش فعال به طور وسيعي در جهت تقويت انتقال حرارت بين دو فاز به كار مي رود. شبيه سازي اين پديده جهت بررسي تاثير ميدان الكتريكي بر روي انتقال حرارت و رفتار مرز مشترك براي پيش بيني رشد و حركت حباب ها اهميت بسياري در صنايع دارد. به دليل اينكه اعمال ميدان الكتريكي باعث حركت هاي ثانويه در سيال مي شود روش الكتروهيدروديناميكي ناميده مي شود. ميدان الكتريكي با اعمال يك اختلاف پتانسيل الكتريكي به مرزهاي بالا و پايين مدل شده و سپس نيروي الكتريكي با فرض آن كه آب يك سيال كاملا دي الكتريك است، محاسبه شده است. اين نيرو كه يك نيروي حجمي است به معادلات ناوير-استوكس به صورت مستقيم اضافه شده است. لازم به ذكر است كه تاثير ميدان الكتريكي بر فرآيند جوشش فيلمي با اين روش عددي اولين بار است انجام مي شود. ابتدا با شبيه سازي جوشش فيلمي در حضور و عدم حضور ميدان الكتريكي، صحت كاركرد روش عددي حاضر با نتايج نيمه تجربي و عددي اعتبارسنجي شده است. سپس تاثير ميدان الكتريكي روي رفتار مرز مشترك و عدد ناسلت براي شرايط مرزي شار ثابت و دما ثابت بررسي و همچنين اثر اعداد بدون بعد مطالعه شده است. در همه حالات اعمال ميدان الكتريكي باعث افزايش عدد ناسلت شد. با اعمال ميدان الكتريكي زمان رشد حباب و ضخامت فيلم بخار نيز كاهش يافت. براي شرط مرزي شار ثابت با افزايش ميدان الكتريكي حباب هاي كوچك تري به جز حباب هاي اصلي روي سطح تشكيل شد. در شرط مرزي دماثابت نيز با افزايش ميدان الكتريكي طول موج ناپايداري كاهش يافت و يا به عبارت ديگر تعداد مكان هاي رشد حباب افزايش يافت

210221

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمدرضا سليم پور

محمود اشرفي زاده، علي اكبر عالم رجبي

سعيد مرتضوي