مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مقایسه انتقال حرارت در یک محفظه بسته دارای لایه متخلخل عمودی و افقی به روش شبکه بولتزمن

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی مکانیک
2 دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
در این مقاله به بررسی جریان سیال و انتقال حرارت جابجایی آزاد در یک محفظه دارای لایه متخلخل میانی با استفاده از روش شبکه بولتزمن پرداخته می‌شود. روش شبکه بولتزمن به کار رفته براساس معادلات تعمیم یافته ناویر-استوکس با در نظر گرفتن تمام نیروهای وارد بر سیال و نیز نیروی درگ حاصل از ماتریس جامد می باشد. نتایج این تحقیق، شامل بررسی اثرات پارامترهای بی بعد حاکم بر مسئله از جمله عدد رایلی، عدد دارسی، ضریب تخلخل ماده متخلخل و نیز بررسی اثر موقعیت لایه متخلخل میانی در دو حالت عمودی و افقی بر جریان سیال و میزان انتقال حرارت در محفظه می باشد. اثرات تغییر عدد بی بعد دارسی و رایلی نیز به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته و عدد بدون بعد رایلی اصلاح شده در حالت وجود لایه متخلخل محلی معرفی می شود. با تغییر این عدد بی بعد، رژیم غالب انتقال حرارت در لایه متخلخل می‌تواند به صورت مکانیزم هدایتی تا جابجایی تغییر کند. همچنین با توجه به تغییرات عدد ناسلت متوسط مشاهده گردید که میزان انتقال حرارت در محفظه در حالتی که لایه متخلخل میانی بصورت عمودی در محفظه قرار می‌گیرد، بالاتر است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Comparison of Heat Transfer in a Cavity between Vertical and Horizontal Porous Layers using LBM

نویسنده English

Mohsen Nazari 1
1 Assistant Prof. of Mechanical Eng. Shahrood Univ. of Technology
چکیده English

In this paper, natural convection heat transfer inside an enclosure which is partially filled with porous layer is reported using lattice Boltzmann method. Generalized equations in modeling flow in porous media have been employed which are coupled with the lattice Boltzmann formulation of the momentum and energy equations. The present study investigates the effect of position of porous layer on heat transfer rate for different dimensionless parameters, such as Rayleigh number, Darcy number and porosity of the porous layer. In addition, a modified Rayleigh number is presented as an effective parameter which affects the degree of penetration of the fluid into the porous layers. The obtained results showed that the heat transfer rate in the case of vertical layer is more than that of horizontal porous layers.

کلیدواژه‌ها English

Natural Convection Heat Transfer
Cavity
Lattice Boltzmann Method
Vertical/Horizontal Porous Layer