مدلسازی جریان و انتقال حرارت دوفازی داخل کانال و اطراف لوله با روش لتیس بولتزمن

Abstract

تعیین مشخصه‌های دینامیکی و دمایی جریان دوفازی داخل کانال و فیلم ریزان روی لوله به دلیل کاربرد گسترده در صنایع مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به تأثیر عمده نیروی کشش سطحی در جریان‌های دوفازی و حجم محاسبات مرتبط با دقت و پایداری محاسبه نیروهای ریزمقیاس، کاربرد روش مسکوسکوپیک لتیس بولتزمن در حال گسترش است. در این مطالعه با استفاده از روش کارآمد لی و مدل میدان فازی و همچنین روش اسکالر منفعل دمایی، جریان و انتقال حرارت فیلم مادون‌سرد ریزان داخل کانال بخار و اطراف لوله افقی مدلسازی شده است. شرط‌های مرزی بهینه برای سطوح منحنی اعمال و برای مرزهای جانبی دو حالت مختلف باز و بسته مقایسه شده است. مدلسازی در نسبت چگالی ۲۰ و نسبت لزجت و هدایت حرارتی و سایر خواص مطابق با سیال آب برروی لوله افقی با قطر خارجی mm28.9 و دمای C˚110 انجام شده است. نتایج مدلسازی به صورت کانتور و خطوط جریان، دما، و فشار ارائه و جزئیات رفتاری از جمله روند پیشروی مرز مشترک دو فاز، محل جریان‌های چرخشی و همچنین ناسلت محلی و میانگین مشخص شده است. اعتبار روش بر اساس قانون لاپلاس، مدل همرفت دوفازی رایلی- بنارد، تغییرات لایه مرزی حرارتی با ضخامت فیلم‌ریزان روی لوله، تأثیر رینولدز بر ناسلت، و بقای جرم دامنه تعیین شده است. بر اساس نتایج، این روش در مدلسازی جریان و انتقال حرارت دوفازی اطراف سطوح منحنی با حفظ پایداری در نسبت پارامترهای فیزیکی ارائه شده از دقت مناسب برخوردار است.