بررسی اثر موقعیت مکانی چشمه حرارتی بر همرفت طبیعی داخل محفظه

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: بررسی اثر موقعیت مکانی چشمه حرارتی بر همرفت طبیعی داخل محفظه

ارائه دهنده: Provider: محمدمهدی خوش زارع - مهندسی مکانیک

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر محمدسعید عقیقی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر محسن گودرزی - دکتر امیره نوربخش

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 14 - 1404/7/5

مکان ارائه: Place of presentation: دپارتمان مکانیک. کلاس 52

چکیده: Abstract: در این پژوهش به بررسی انتقال حرارت جابجایی طبیعی درون یک محفظه مربع شکل، پرشده با سیال ویسکوپلاستیک مدل کسون به همراه یک چشمه حرارتی مستطیل شکل که بصورت عمودی درون محفظه قرار گرفته است، پرداخته شده است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر میدان جریان و میدان دما به همراه شرایط مرزی این مسئله، در نرم افزار متلب کدنویسی شده است. این معادلات بصورت عددی و به روش المان محدود با تکنیک باقیمانده وزنی گالرکین گسسته¬سازی و حل شده¬اند. نتایج در طیف گسترده¬ای از پارامترهای تاثیر گذار مانند ارتفاع چشمه حرارتی(y= -0.25 , 0 , +0.25)، عدد بی¬بعد رایلی(〖10〗^4≤Ra≤〖10〗^6)، عدد بی¬بعد بینگهام(0≤Bn≤〖Bn〗_max) در یک مقدار ثابت ثابت از عدد پرانتل(Pr=100) در قالب کانتورهای خطوط جریان، نرخ برش و خطوط همدما و همچنین نمودارهای عدد ناسلت میانگین(¯("Nu" )) ارائه شده است. بدست آمد که عواملی همچون افزایش عدد رایلی، کاهش عدد بینگهام و کاهش ارتفاع چشمه حرارتی باعث افزایش قدرت خطوط جریان و افزایش سرعت گردش سیال شده است. همچنین مشاهده شد که هر عاملی که قدرت جریان جابجایی درون محفظه را افزایش دهد، باعث بالا رفتن گرادیانهای سرعت بویژه در مناطق مرزی و گسترش نواحی دارای نرخ برش و افزایش نرخ برش بیشینه می¬شود. از طرفی بدست آمد در مناطق با نرخ برش پایین مانند گوشه های محفظه، سیال مستعد شبه جامد شدن است و هرچه از قدرت جابجایی جریان کاسته شود، مناطق شبه جامد گسترش می¬یابند. در مورد تاثیر پارامترها بر انتقال حرارت نیز مشاهده شد که با افزایش عدد رایلی اعوجاج خطوط همدما افزایش می¬یابد، بنابراین بدلیل افزایش گرادیان دما، عدد ناسلت میانگین و بعبارتی دیگر نرخ انتقال حرارت درون محفظه افزایش یافت. همچنین نمایان شد که با افزایش عدد بینگهام، از مقدار عدد ناسلت میانگین کاسته می¬شود تا اینکه در بیشینه عدد بینگهام(〖Bn〗_max)، انتقال حرارت به کمترین مقدار خود می¬رسد. در این شرایط نواحی شبه جامد بیشتر مناطق درون محفظه را در برگرفته اند و انتقال حرارت رسانشی، انتقال حرارت غالب درون محفظه است. همچنین در رایلی 〖10〗^4 که هنوز رسانش در محفظه غالب است، موقعیت y=0 به علت تقارن هندسه و شرایط مرزی مسئله بالاترین نرخ انتقال حرارت را دارد. اما در اعداد رایلی 〖10〗^5 و 〖10〗^6، با کاهش ارتفاع چشمه حرارتی، عدد ناسلت میانگین افزایش می¬یابد، البته تا زمانی که انتقال حرارت جابجایی، انتقال حرارت غالب در محفظه باشد. برای همه موارد نیز نرخ انتقال حرارت سیال نیوتنی از سیال کسون بیشتر است.