انتقال حرارت جابه جایی آزاد در یک حفره مربعی با وجود مانع گرم به روش شبکه بولتزمن

Abstract

در این مقاله، انتقال حرارت جابه جایی آزاد در یک محفظه مربعی بسته، باوجود یک مانع گرم مورد بررسی قرارگرفته است. برای حل معادله انرژی، از مدل حرارتی شبکه بولتزمن استفاده شده است. معادلات مومنتوم نیز با استفاده از اعمال نیروی حجمی در معادله بولتزمن استخراج شده اند. انتخاب نیروی حجمی در معادله بولتزمن به گونه ای است که معادلات ماکروسکوپیک حاکم بر انتقال حرارت جابه جایی طبیعی، با استفاده از بسط چاپمن- انسکاگ به دست می آیند. جریان سیال، دوبعدی و سیال مورد بررسی، هوا در نظر گرفته شده است. بررسی جریان سیال و انتقال حرارت برای نسبت های مختلف طول مانع به ابعاد حفره و همچنین با قرار دادن مانع در موقعیت های مختلف، برای اعداد گراشهف از 103 تا 105 انجام شده است. با افزایش عدد گراشهف، انتقال حرارت برای هر دو موقعیت افقی و عمودی مانع افزایش می یابد. با کاهش نسبت ابعاد مانع به حفره، انتقال حرارت کاهش یافته و برای موقعیت های عمودی مانع، انتقال حرارت نسبت به موقعیت های افقی مقدار بیشتری دارد. نتایج به دست آمده از روش شبکه بولتزمن، با نتایج و داده های موجود، مقایسه و اعتبارسنجی شده است. استفاده از شبکه بولتزمن به عنوان یک روش مسوسکوپیک، برای بررسی انتقال حرارت جابه جایی آزاد در حضور مانع گرم، برای اولین بار در این مقاله مطرح شده است.