بررسی عددی تأثیر لایه پوششی متخلخل روی صفحه‌ی انتقال حرارت در جریان آرایه‌ جت‌های برخوردی

Abstract

آرایه جت‌های برخوردی قادر به افزایش انتقال حرارت در سراسر سطح برخورد هستند. یکی از چالش‌های اساسی در این روش، دشواری تامین توزیع یکنواخت گرما روی صفحه هدف است. پژوهش عددی کنونی، تاثیر خصوصیات صفحه متخلخل در بستر کانال جریان را بر یکنواختی توزیع گرما روی سطح برخورد جت‌ها بررسی می‌کند. پارامترهای مورد مطالعه شامل تخلخل، نفوذپذیری و ضخامت لایه متخلخل است. ضریب ارزیابی عملکرد برای در نظر گرفتن همزمان مقدار انتقال حرارت و میزان یکنواختی توزیع آن روی صفحه‌ی هدف پیشنهاد شده است. نتایج نشان می‌دهند در میان انواع سناریوهای مطالعه شده، پایین‌ترین ضریب عملکرد کلی انتقال حرارت برابر 0/1370 و مربوط به موردی است که لایه متخلخل به طور کامل بستر کانال را پوشش داده و ضرایب نفوذپذیری و تخلخل هر دو در کمترین مقدار خود به ترتیب 12-10×1/76=k و 2/0=ԑ هستند. با این حال هنگامی که ضخامت لایه متخلخل نیمی از عمق کانال را در بر می‌گیرد و ضرایب تخلخل و نفوذپذیری محیط متخلخل به ترتیب در بالاترین (8/0=ԑ) و پایین‌ترین (12-10×1/76=k) مقادیر خود هستند، بهترین عملکرد کلی انتقال گرما معادل با مقدار 23/45 فراهم می‌شود. این پژوهش نشان می‌دهد به کارگیری چیدمان مختلف برای محیط متخلخل می‌تواند روشی موثر برای تامین توزیع یکنواخت‌تر گرما با حفظ نرخ انتقال حرارت بالا در جریان جت‌های برخوردی چندگانه باشد.