بررسی اثرات نسبت چگالی بر رفتار جت تزریق شده در داخل جریان آشفته‌ی داغ با استفاده از مدل‌های آشفتگی مختلف

Abstract

در این تحقیق، اثرات اختلاف چگالی بین جریان عرضی داغ و جت خنک‌کننده بر سطح آشفتگی جریان و اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای، در نسبت سرعت‌های مختلف، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور، یک برنامه رایانه‌ای توسعه داده شده که با استفاده از روش حجم‌محدود و الگوریتم سیمپل به شبیه‌سازی جریان روی یک شبکه چند بلوکی، غیر یکنواخت و جابجا شده می‌پردازد. از سه مدل آشفتگی استاندارد، انتقال تنش برشی و استفاده شده است. شبیه‌سازی‌ها برای سه نسبت چگالی 5/0، 1 و 2، در سه نسبت سرعت 5/0، 1 و 2 انجام شده است. نسبت دمای بین جت و جریان عرضی و عدد رینولدز جت نیز، به‌ترتیب برابر با 5/0 و 4700 در نظر گرفته شده است. مقایسه‌ی نتایج به‌دست آمده نشان از تاثیرات چشمگیر نسبت چگالی بر انرژی جنبشی آشفتگی بخصوص در نواحی نزدیک به دیواره دارد. بنابراین، ضریب انتقال حرارت جابجایی می‌تواند تا حدود زیادی توسط نسبت چگالی تحت تاثیر قرار بگیرد. همچنین، نسبت چگالی بین جت و جریان عرضی، تاثیرات چشمگیری بر میزان نفوذ و گسترش جت در جریان عرضی، در هر سه جهت محوری، عمودی و جانبی دارد. علاوه بر این، در نسبت سرعت پایین (5/0)، افزایش نسبت چگالی موجب کاهش اثربخشی میانگین‌گیری شده در جهت جانبی می‌شود. در‌حالی‌که در نسبت سرعت بالاتر (0/2)، با افزایش نسبت چگالی، اثربخشی خنک‌کاری میانگین افزایش می‌یابد.