استفاده از محیط متخلخل برای بهبود انتقال گرمای جابه‏ جایی اجباری در کانال و تحلیل عددی آن به روش بولتزمن شبکه‏ ای‏

Abstract

در این مقاله، تحلیل عددی جریان و انتقال حرارت در کانال دوبعدی با حضور محیط متخلخل و بر اساس روش بولتزمن شبکه‏‌ای، صورت گرفته است. دلیل اصلی قرار دادن محیط متخلخل داخل کانال، کاهش سطح مقطع موثر کانال و افزایش موضعی سرعت متوسط جریان به منظور افزایش آهنگ انتقال گرما و کنترل دمای بیشینه صفحه گرم بوده است. از سوی دیگر، به دلیل عبور بخشی از جریان از داخل محیط متخلخل از افت فشار ناگهانی در اثر کاهش سطح مقطع جلوگیری به عمل می‏آید. بدین منظور، یک محیط متخلخل با ساختار تصادفی به صورت موضعی در قسمت فوقانی کانال در نظر گرفته شده است. نتایج کار حاضر، مشتمل بر بررسی اثرات پارامترهای موثر از قبیل اعداد رینولدز، پرانتل، نسبت منظری و تخلخل محیط متخلخل بر بیشینه دمای سطح گرم، عدد ناسلت متوسط و افت فشار کانال، می‏باشد. نتایج نشان می‌دهد که افزایش تخلخل سبب کاهش اختلاف دمای بیشینه صفحه در دو حالت کانال ساده و کانال حاوی محیط متخلخل می‌شود. همچنین مشاهده می‌شود که استفاده از محیط متخلخل در رینولدزهای پایین نسبت به کاهش دمای صفحه گرم، توجیه بیشتری دارد. در کنار این موضوع، افزایش عدد پرانتل در ابتدا سبب افزایش دمای بیشینه صفحه گرم می‌شود و افزایش بیشتر آن، دمای بیشنیه‌ی صفحه را کاهش می‌دهد.