شبیه‌سازی سه‌بعدی جریان گاز هلیم در چاه‌گرمایی‌آلومینیومی با میکروکانال‌های مستطیلی در رژیم جریان لغزشی

Abstract

در کار حاضر، برای اولین بار، جریان گاز هلیم در یک چاه گرمایی آلومینیومی با میکروکانال‌های مستطیلی شکل، با لحاظ کردن انتقال حرارت توأمان در بخش سیال و جامد و در نظر گرفتن شرط مرزی سرعت لغزشی و پرش دمایی، مورد بررسی عددی قرار گرفته است. در این پژوهش جریان گاز در محدوده عدد نادسن 006/0<Kn<048/0و با اعمال شار حرارتی 500 وات بر مترمربع به کف چاه درنظر گرفته شده است. معادلات حاکم بر جریان با استفاده از طرح بالا دست مرتبه دوم گسسته‌سازی شده و به کمک الگوریتم کاپلد در نرم‌افزار تجاری انسیس-فلوئنت حل شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد با افزایش نسبت فشار ورودی به خروجی عدد نادسن ورودی و محلی کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش عدد نادسن ورودی عدد پوازی محلی کاهش می‌یابد. اضافه براین، با افزایش عدد نادسن ورودی (کاهش نسبت فشار) عدد ناسلت متوسط ابتدا کاهش و سپس افزایش می‌یابد؛ در این خصوص با افزایش عدد نادسن از 006/0 به 024/0 عدد ناسلت متوسط 40/54% کاهش و با افزایش عدد نادسن از 024/0 به 048/0 عدد ناسلت متوسط 42/5% افزایش می‌یابد. با افزایش عدد نادسن مقاومت حرارتی پیوسته افزایش می‌یابد به طوری‌که با افزایش عدد نادسن از 006/0 به 048/0 مقاومت حرارتی 34/966% افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش عدد نادسن ورودی، اثرات لغزش جریان افزوده شده و ضرایب لغزش و پرش دما افزایش می‌یابد.