مقایسه همرفت دوپخشی ترکیبی در کاواک های مربعی با یک و دو دیواره‌ی متحرک

Abstract

در این پژوهش، پدیده همرفت دوپخشی ترکیبی ناپایا در کاواک‌های مربعی با یک و دو دیواره متحرک با کمک الگوریتم عددی سیمپل مطالعه و با هم مقایسه شدند. دماها و غلظت‌های جرمی یکنواخت اما متفاوت روی دیواره‌های افقی کاواک‌های یاد شده فرض شدند. شاره مورد نظر (هوا) تراکم ناپذیر و نیوتنی فرض شد. در گام اول روش عددی مورد استفاده با کمک نتایج عددی پژوهش‌های پیشین اعتبارآزمایی گردید. سپس شبیه‌سازی‌ها برای بازه‌ای تقریباً گسترده از عدد ریچاردسون اجرا شد تا مطالعه همه رژیم‌های همرفت ممکن باشد. نتایج شبیه‌سازی‌های عددی نشان داد انتقال گرما و جرم همرفتی با افزایش عدد ریچاردسون کاهش می‌یابد. همچنین مد رسانشی انتقال گرما در سراسر کاواک با افزایش عدد ریچاردسون زیاد می‌شود به طوری که هردو کاواک در رژیم همرفت آزاد در حالتی شبه رسانشی قرار دارند. علاوه بر این مشاهده شد حرکت هم‌زمان اما در سوی مخالف دیواره‌ها سبب افزایش سهم نیروهای مکانیکی در کاواک‌های با دو دیواره متحرک و در پی آن افزایش گرمای همرفتی منتقل شده در ایشان نسبت به کاواک‌های با یک دیواره متحرک می‌شود. با مطالعه نمایه سرعت‌ها نیز معلوم شد که افزایش عدد ریچاردسون سبب افت شتاب‌گیری شاره به ویژه در نزدیکی دیواره افقی پایینی می‌گردد. مطالعه آنتروپی و انرژی هردو سامانه نشان داد که هردوی ایشان با زیاد شدن عدد ریچاردسون کم می‌شوند و شاره در کاواک‌های با دو دیواره متحرک آنتروپی و انرژی بیشتری دارد.