بررسی انتقال حرارت جابجایی طبیعی در یک استوانه داغ درون یک مربع سرد با جابجایی محل استوانه در امتدادهای افقی و مورب

از مهمترین اشکال انتقال حرارت همرفت، همرفت طبیعی است ، چرا که بر خلاف همرفت اجباری حرکت سیال بدون نیاز به نیروی خارجی بوده و امروزه کاربرد فراوانی دارد. لذا مطالعه عددی و تجربی در این زمینه بسیار مهم و ضروری است. در پژوهش حاضر مطالعه حل عددی اثرات حضور استوانه داخلی داغ در محفظه مربع سرد بر جریان سیال و انتقال حرارت برای اعداد رایلی مختلف ×۱۰۶,۱×۱۰۵,۱×۱۰۴,۱-۱×۱۰۳ بررسی شد. مرکز استوانه در موقعیتها ی مختلف در امتداد افقی ) ۰.۰۵متر، ۰.۱۰متر، ۰.۱۵متر، ۰.۲۰متر، ۰.۲۵متر( و مورب ۰.۰۵(متر، ۰.۱۰متر، ۰.۱۵متر، ۰.۲۰متر در دو جهت( تغییر داده شد. از روش حجم محدود برای حل عددی معادلات گسسته سازی شده پیوستگی، مومنتوم و انرژی در دستگاه مختصات دکارتی، برای هندسه دو بعدی در نرم افزار انسیس فلوئنت، استفاده شد. با مقایسه خطوط همدما، خطوط جریان سیال و شار حرارتی دیواره ها در هر کیس، میتوان به نتایج مهمی رسید. با افزایش عدد رایلی شار حرارتی افزایش یافته و الگوی تغییرات آن نسبت به راستای طول دیوار تغییر پیدا کرد. با نزدیک شدن استوانه به دیوارهای محفظه، خطوط همدما متراکم تر شد. در اعداد رایلی پایین عمدتا انتقال حرارت از نوع رسانش میباشد، درحالی که در اعداد رایلی بالاتر انتقال حرارت همرفت از اهمیت بیشتری برخوردار است. موقعیت بیشینه شار حرارتی روی دیواره محفظه به محل مرکز سیلندر در محفظه و عدد رایلی وابسته است. تغییر مرکز سیلندر درمحفظه به شکل مورب تاثیر بیشتری نسبت به تغییر مرکز آن در راستای افقی داشت. همچنین با نزدیک شدن استوانه به دیوار محفظه مربعی، باعث افزایش شار حرارتی روی آن دیواره شد.

کلیدواژه ها:

انتقال حرارت ، جابجایی طبیعی ، عددرایلی ، دینامیک سیالات محاسباتی ، انسیس فلوئنت