مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی اثرات برهم‌کنش دو طرفه بین سیال و جامد بر جابجایی طبیعی گذرا داخل محفظه‌ مربعی با پره ارتجاعی

نویسندگان
دانشگاه شهرکرد
چکیده
در پژوهش حاضر با در نظر گرفتن اثرات برهم‌کنش دو طرفه بین سیال و جامد، انتقال حرارت جابجایی طبیعی گذرا در یک محفظه‌ مربعی با پره ارتجاعی به روش عددی بررسی شده است. محفظه از هوا با عدد پرانتل 0.71 پر شده است. دیواره‌های عمودی در شرایط دما ثابت سرد و گرم، و دیواره‌های افقی و پره عایق هستند. به منظور توصیف حرکت سیال در مدل ارائه شده از دیدگاه اویلری-لاگرانژی قراردادی استفاده شده است. معادلات بی بعد میدان سیال به همراه شرایط مرزی مربوطه، با استفاده از روش حجم محدود گسسته سازی شده و به منظور حل همزمان معادلات از الگوریتم پیزو استفاده گردیده است. معادلات بی بعد حرکت پره نیز با استفاده از روش المان محدود و تکنیک تکرار نیوتن-رافسون حل گردیده است. تغییرات عدد رایلی در گستره 3^10 تا 6^10 است. نتایج حاکی از آن است که در بین حالات مورد بررسی، به ترتیب حدود 25 و 35 درصد از آن ها، افزایش و کاهش انتقال حرارت در مقایسه با محفظه دارای پره صلب از خود نشان داده اند. بیشترین و کمترین میزان تغییرات عدد ناسلت متوسط حالت پایا به ترتیب برابر با 4.5 و 15.4- درصد است. در مقایسه با پره صلب، زمان رسیدن به حالت پایا در حدود 90 درصد از حالات مورد بررسی افزایش یافته که این افزایش، امر مطلوبی تلقی نمی گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effects of two-way fluid-structure interaction on transient natural convection in a square enclosure with flexible baffle

نویسندگان English

Ehsan Heidari
Alireza Shateri Najaf Abadi
Shahrekord University
چکیده English

In this study, the numerical investigation of transient natural convection with respect to the effects of two-way fluid-structure interaction, is presented in a square enclosure containing a flexible baffle. The enclosure is filled with air of Prandtl number 0.71. Temperature is constant in both hot and cold vertical walls, while baffle and horizontal walls are adiabatic. Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation is used to describe the fluid motion in the given model. Non-Dimensional fluid domain equations with relevant boundary conditions are discretized by the finite volume method (FVM), and PISO algorithm is used to solve the pressure-velocity coupling. Non-Dimensional equations of the baffle motion are solved by the finite element method (FEM) and Newton-Raphson iteration technique. Rayleigh number changes over the range of 10^3 to 10^6. Among the assessed cases in this study, 25 and 35 percentages of them indicate respectively, increase and decrease in the rate of heat transfer in compare with the enclosure containing a rigid baffle. Maximum and minimum values of Num,ss variation are respectively, 4.5 and -15.4 percent. In compare with the rigid baffle, about 90 percent of assessed cases indicate an increase in the time to reach the steady state situations, that it is not considered favorable.

کلیدواژه‌ها English

Transient Natural Convection
Fluid-Structure Interaction (FSI)
Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE)
Elastodynamics Equation
Flexible Baffle