بررسی انتقال حرارت جابجایی طبیعی از یک استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل اشباع با استفاده از مدل عدم تعادل حرارتی موضعی

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: بررسی انتقال حرارت جابجایی طبیعی از یک استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل اشباع با استفاده از مدل عدم تعادل حرارتی موضعی

ارائه دهنده: Provider: بهنام کشاورزیان - مهندسی مکانیک

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر سایه وند

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر ویسی - دکتر احمدی کیا

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 10 - 1403/6/26

مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تاتر دانشکده فنی مهندسی

چکیده: Abstract: در این پایان¬نامه، دو مدل متداول مورد استفاده، برای مطالعه انتقال حرارت جابه¬جایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل اشباع شده، مورد بررسی قرار گرفته¬اند. در اولین حالت، معادلات و فرضیات لایه¬مرزی برای انتقال حرارت جابه¬جایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل نامتناهی اشباع شده با سیال نیوتنی، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، ابتدا با استفاده از فرضیات لایه¬مرزی، معادلات حاکم بر مسأله ساده شده¬اند و این معادلات لایه¬مرزی که ماهیت سهموی دارند، با استفاده از تغییر متغیر به یک ناحیه محاسباتی مستطیلی شکل انتقال یافته¬اند. سپس با استفاده از روش عددی کلر باکس که یک روش ضمنی تفاضل محدود می¬باشد، حل شده¬اند. در ادامه، انتقال حرارت جابه¬جایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل نامتناهی اشباع شده، با استفاده از نرم¬افزار کامسول و با به¬کارگیری معادلات کامل اندازه حرکت و انرژی، شبیه سازی شده¬اند. سپس، نتایج به¬دست آمده از این دو مدل حل، با یکدیگر مقایسه شده¬اند و میزان اختلاف نتایج این دو مدل بررسی شده است. در این رابطه، تاثیر پارامترهای مختلف جریان و ماتریس جامد مانند عدد رایلی، نسبت ضریب رسانش، نسبت قطر، تخلخل و عدد بیو بر میزان اختلاف دو مدل مورد مطالعه قرار گرفته است. مقایسه نتایج حاکی از این موضوع است که در مقادیر بالای نسبت رسانش و نسبت قطر و مقادیر کوچک تخلخل و عدد بیو، اختلاف نتایج دو مدل استفاده شده افزایش می¬یابد و بهتر است از معادلات کامل برای بررسی انتقال حرارت استفاده نمود. درواقع هر پارامتری که تاثیر ماتریس جامد در انتقال حرارت رسانش را افزایش دهد، باعث افزایش اختلاف نتایج معادلات لایه مرزی و معادلات کامل می-شود. در حالت دوم، مدل تعادل حرارتی موضعی (هم دمایی سیال و ماتریس جامد) برای انتقال حرارت جابه¬جایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل نامتناهی اشباع شده، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، فرض عدم¬تعادل حرارتی موضعی (دو معادله انرژی جداگانه برای سیال و ماتریس جامد) برای معادله انرژی به کار گرفته شده است و با حل معادلات حاکم بر مسأله، دمای سیال و ماتریس جامد محاسبه شده¬اند. سپس، با محاسبه میانگین اختلاف دمای موضعی سیال و ماتریس جامد، به بررسی درستی فرض هم¬دمایی سیال و ماتریس جامد پرداخته شده است. در این مطالعه، تاثیر پارامترهای مختلف جریان سیال و ماتریس جامد، بر میزان اختلاف دمای فاز سیال و جامد بررسی شده است. سپس، درستی مدل تعادل حرارتی موضعی برای معادله انرژی بررسی شده است. در ادامه این پایان¬نامه، تاثیر پارامترهای مختلف بر میدان سرعت، دما و ناسلت محلی مورد بررسی قرار گرفته¬اند. تاثیر پارامترهایی چون عدد رایلی، تخلخل، نسبت قطر، نسبت رسانش، نیروهای مغناطیسی و انتقال جرم بر میدان دمای سیال، دمای ماتریس جامد و میدان سرعت مورد بررسی قرار گرفته¬اند. همچنین، تخلخل متغیر که موجب پدیده چنلینگ در نزدیکی مرزها می¬شود، به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است.

فایل: ّFile: تنزيل فایل