شبیه سازی عددی جت نوسانی برخوردی در اعداد رینولدز بالا با هدف بهبود انتقال حرارت جابجایی

کد مقاله : 1158-ITME

نویسندگان

ابوالفضل سلیمانی * دانشگاه تهران

چکیده مقاله

در این پژوهش به تحلیل عددی جت های نوسانی در رژیم آشفته برای دو عدد رینولدز 5000 و 7500 پرداخته شده است. ابتدا تعاریفی که در مسئله نیاز است بیان و سپس معادلات حاکم مدل‌سازی شده است. شبیه‌سازی‌ها به صورت دو بعدی، غیردائم و با استفاده از روش حجم محدود انجام گرفت. هدف اصلی بررسی اثر نوسان بر ساختار گردابه ها و بهبود انتقال حرارت برای تقویت عملکرد حرارتی است. در رینولدزهای بالا از فرکانس خاصی به بعد افزایش در ضریب انتقال حرارت جت برخوردی مشاهده شد که علت این رفتار افزایش شدت توربولانس و انرژی جنبشی توربولانسی بر اثر فرکانس می باشد. با افزایش عدد استروهال تشکیل گردابه های منظم و پایدارتر اتفاق می افتد که موجب افزایش انتقال حرارت می شود. گردابه های ایجاد شده بر اثر نوسان به سطح برخورد نفوذ کرده و موجب تحریک لایه مرزی و افزایش تبادل حرارتی می شوند. افزایش فرکانس جت برخوردی نوسانی معمولا تا حدی باعث بهبود انتقال حرارت و اختلاط می شود اما از فرکانس مشخصی به بعد دیگر بهبود قابل توجهی اتفاق نمی افتد. گردابه های ایجاد شده بر اثر نوسان به سطح برخورد نفوذ کرده و موجب تحریک لایه مرزی و افزایش تبادل حرارتی می شوند. با افزایش عدد استروهال تشکیل گردابه های منظم و پایدارتر اتفاق می افتد که موجب افزایش انتقال حرارت می شود. نتایج این مقاله می تواند در بهینه سازی فرآیندهای احتراق، افزایش کارایی سیستم های خنک کننده و بهبود فرآیندهای اختلاط و انتقال جرم اثربخش باشد.

کلیدواژه ها

جت برخوردی نوسانی، انتقال حرارت، عدد رینولدز، فرکانس

وضعیت: پذیرفته شده