مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه عددی پدیده انتقال حرارت تواَم در یک جریان واکنشی

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 استاد دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
انتقال حرارت تواَم یکی از جنبه‌های مهم در تبدیل انرژی است و نقش بسزایی در میزان راندمان حرارتی و مصرف سوخت محفظه احتراق دارد. در کار حاضر مدلی دو بعدی برای یک جریان واکنشی آرام با محاسبه معادلات انتقال جرم، ممنتم، انرژی و گونه‌ها ارائه شده است. برای شبیه‌سازی عددی، حلگری در نرم‌افزار متن‌باز اُپن‌فوم توسعه داده شده است. این حلگر قادر است تا رفتار فرآیندهای واکنشی و انتقالی در سیال، انتقال حرارت هدایتی در جامد و تشعشع از سطوح جانبی را جهت تاثیر انتقال حرارت توام پیش‌بینی کند. در این حلگر برای تحلیل و بررسی عددی انتقال حرارت توام از روش کوپل و جهت پیوستگی دما و شار حرارتی بر روی سطح مشترک بین سیال و جامد، شرط مرزی اعمال می‌شود. صحت‌سنجی حلگر ایجاد شده با استفاده از داده‌های تجربی نمونه آزمایشگاهی مشعل شانه عسلی صورت پذیرفته است. نتایج نشان می‌دهد که مقایسه حل عددی و داده‌های تجربی از مطابقت خوبی برخوردار است. بررسی نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که مطالعه پارامتری شامل تغییر شرایط ورودی سیال و همچنین ابعاد هندسه در برهم‌کنش انتقال حرارت توام و محل آزاد شدن انرژی حاصل از احتراق موثر می‌باشد. با افزایش سرعت ورودی محل تشکیل شعله به سمت خروجی و با افزایش نسبت‌هم‌ارزی، این محل به سمت ورودی حرکت می‌کند. افزایش طول جامد و ضخامت آن باعث کاهش طول ناحیه پیش‌گرمایش نیز می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical study of conjugate heat transfer phenomena in a reacting flow

نویسندگان English

Saber Pilva 1
Kiumars Mazaheri 2
Hadi Pasdar Shahri 1
2 Tarbiat Modares University
چکیده English

Conjugate heat transfer is one of the most important aspects of energy conversion and plays an important role in the thermal efficiency and fuel consumption of chambers. In the present work, a two-dimensional model for reacting flow is presented to calculate transport equations of mass, momentum, energy and species. A new solver is developed for the open-source OpenFOAM software. This new solver is able to predict the conjugate heat transfer effects of reactions and transport processes in fluid and heat conduction in solid as well as radiation in surrounding surface. The coupled method is used and the continuity of temperature and heat flux on the fluid and solid interface is applied in order to analyze conjugate heat transfer through boundary conditions. Experimental data of honeycomb burner is used to validate the new solver. Numerical results are in a good agreement with experimental data. The results show that change of fluid inlet condition and geometry dimensions affect the interaction of conjugate heat transfer and location of released heat of combustion. The location of flame is moved toward outlet as the inlet velocity is increased and toward inlet as the equilibrium ratio is increased. Increasing the length and thickness of solid reduces the preheat area as well.

کلیدواژه‌ها English

Conjugate heat transfer
Solver
OpenFoam
Coupled Method
honeycomb burner