۱۳ نتیجه برای جابجایی آزاد
محسن نظری، محمد حسن کیهانی، اسماعیل شاکری نژاد،
دوره ۱۲، شماره ۲ - ( ۴-۱۳۹۱ )
چکیده
در این مقاله به بررسی عددی انتقال حرارت جابجایی در یک ماده متخلخل، در حضور شار حرارتی بیو¬شیمیایی پرداخته می¬شود. در این بررسی، فرض می¬شود که محیط مورد نظر، یک محیط متخلخل همگن بوده و از مدل دارسی برای معادله مومنتوم استفاده می¬شود. محفظه حاوی ماده متخلخل، شامل دو جزء غلظت بوده که جزء اول توده زیستی و جزء دوم ماده مصرفی است. ماده مصرفی توسط توده زیستی مصرف می¬شود. ضمن مصرف این ماده توسط توده زیستی، واکنش شیمیایی صورت گرفته، گرما تولید می¬شود که این گرما تابعی از تغییرات غلظت جزء مصرفی در محیط می¬باشد. برای تکمیل معادلات حاکم، از مدل مونود برای بیان نرخ غلظت¬های مصرفی و تولیدی استفاده می¬شود. گرمای تولیدی، نرخ رشد غلظت توده زیستی، نرخ مصرف ماده مصرفی، توزیع دما در حفره و عدد ناسلت محلی روی دیواره برای ضرایب تخلخل متفاوت، مورد مطالعه قرار می¬گیرد. نتایج بدست آمده نشان می¬دهد که افزایش نسبت تخلخل در محیط مورد مطالعه، باعث افزایش گرمای تولیدی بیوشیمیایی در محفظه می شود.
قارن درستی حسنکیاده، داود رحیم یار هریس، مصطفی خسروی الحسینی،
دوره ۱۳، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۲ )
چکیده
در این مقاله مسئله انتقال حرارت مرکب جابجایی آزاد و تشعشع در محفظه متخلخل چهار گوش در شرط عدم تعادل حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق جهت حل معادله انتقال تشعشع از روش راستاهای مجزا و جهت حل معادلات ممنتوم و انرژی از روش حجم محدود استفاده شده است. نتایج حاصل از تحقیق حاضر با مراجع پیشین که از مدل¬های دیگر جهت حل معادله انتقال تشعشع استفاده کرده اند مورد مقایسه قرار گرفته است. اثر پارامترهای حاکم بر مسئله از قبیل عدد پلانک، ضریب انتقال حرارت بی¬بعد و نسبت پراکنش بر رفتار جریان و انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته و نتایج به صورت گروه اعداد بی بعد ارائه شده است. نتایج نشان می¬دهد افزایش عدد پلانک سبب افزایش دمای محیط متخلخل و سرعت سیال می شود. با افزایش نسبت پراکنش توزیع دما هموارتر و افزایش ضریب انتقال حرارت بدون بعد سبب افزایش سرعت جریان در محفظه می¬گردد.
سمانه کریمی، بهزاد قاسمی،
دوره ۱۳، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۲ )
چکیده
چکیده در این مقاله جریان آرام جابجایی آزاد نانوسیال آب و آلومینا در یک محفظه L شکل مورب به روش عددی بررسی شده است. دو دیواره محفظه در دمای گرم، دو دیواره مقابل آنها در دمای سرد و دو دیواره دیگر عایق است. معادلات پیوستگی، ممنتوم و انرژی به روش حجم کنترل جبری شده و به کمک الگوریتم سیمپل حل شده اند. اثر تغییرات عدد ریلی، درصد حجمی نانو ذرات، نسبت ابعادی محفظه و زاویه محفظه بر جریان و نرخ انتقال حرارت محفظه بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزایش پنج درصد حجمی نانوذرات به آب خالص می تواند تا بیست درصد موجب افزایش انتقال حرارت شود. همچنین نرخ انتقال حرارت محفظه با نسبت ابعادی محفظه نسبت عکس داشته و اثر تغییر زاویه محفظه بر نرخ انتقال حرارت در اعداد ریلی بالا بیشتر از اعداد ریلی پایین است.
علی ملک پور، بهزاد قاسمی،
دوره ۱۳، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۲ )
چکیده
چکیده-در این مقاله انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در یک محفظه مثلثی شکل به روش عددی بررسی شده است. نانوسیال استفاده شده آب و مس بوده و محفظه تحت تاثیر میدان مغناطیسی ثابت می باشد. دیوار مورب محفظه در دمای سرد و سایر دیواره ها عایق می باشند. یک منبع حرارتی با دمای ثابت در کف محفظه تعبیه شده است. معادلات حاکم به روش حجم کنترل جبری شده و توسط الگوریتم سیمپل به طور همزمان حل می گردد. اثر اعداد ریلی، هارتمن، درصد حجمی نانوذرات، طول و موقعیت منبع حرارتی بر میدان جریان و دما و نرخ انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که افزایش عدد هارتمن باعث کاهش سرعت جریان داخل محفظه شده و انتقال حرارت را کاهش می دهد و افزایش درصد حجمی نانوذرات عموما باعث افزایش انتقال حرارت می شود ولی تغییرات آن در اعداد ریلی و هارتمن متفاوت یکسان نمی باشد. علاوه بر اینکه موقعیت منبع حرارتی در کف محفظه بر نرخ انتقال حرارت از محفظه تاثیر بسزایی دارد.
محسن نظری، محمد حسن کیهانی، آلاله انارکی حاجی باقری،
دوره ۱۳، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۲ )
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 می¬شود. 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 می¬تواند 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 می¬گیرد، بالاتر است.
افراسیاب رئیسی، مهدی داودیان،
دوره ۱۴، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله جابجایی طبیعی نانوسیال آب-آلومینا در یک محفظه مربعی، که در معرض یک میدان مغناطیسی قرار دارد به صورت عددی بررسی شده است. دیوارهای عمودی محفظه در دماهای ثابتT_c و T_h و دیوار های افقی عایق هستند .در وسط محفظه، صفحه ای عمودی، با ضخامت ناچیز و ارتفاع متغیر قرار دارد. معادلات حاکم به روش تفاضل محدود مبتنی بر حجم کنترل جبری شده و به کمک الگوریتم سیمپل به صورت همزمان حل شده‌اند. بر اساس نتایج حاصل از حل عددی، تاثیر پارامترهایی مانند ارتفاع بی بعد صفحه میانی، عدد ریلی، نسبت حجمی نانوذرات و عدد هارتمن بر روی میدان جریان و انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که که افزایش ارتفاع صفحه میانی و همچنین افزایش عدد هارتمن موجب کاهش انتقال حرارت می شوند، در حالیکه افزایش عدد ریلی موجب افزایش انتقال حرارت می شود. افزایش نسبت حجمی نانوذرات بسته به اینکه عدد ریلی چقدر باشد ممکن است عملکرد حرارتی را تقویت یا تضعیف نماید.
بهزاد قاسمی، عباس کسایی پور، افراسیاب رییسی،
دوره ۱۴، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در یک محفظه T شکل مورب پر شده از نانوسیال آب و مس تحت تاثیر میدان مغناطیسی ثابت به روش عددی بررسی شده است. دیوار بالائی محفظه در دمای سرد و سایر دیواره‌ها عایق می‌باشند. یک منبع حرارتی با دمای ثابت در کف محفظه تعبیه شده است. معادلات حاکم به روش حجم کنترل جبری شده و توسط الگوریتم سیمپل به طور همزمان حل می‌گردد. عدد هارتمن از ۰ تا ۸۰ تغییر داده شده و محفظه تحت زوایای ۰ تا ۹۰ درجه چرخیده است. نتایج نشان می‌دهند، اثر میدان مغناطیسی بر نوسلت متوسط در ریلی‌های بالا بیشتر است. در Ra=۱۰۵، افزایش نانوسیال، تا عدد هارتمن ۲۰، سبب کاهش نوسلت متوسط می‌شود و در هارتمن ۴۰ به بالا، سبب افزایش نوسلت متوسط می‌شود. در Ra=۱۰۶، افزایش نانوسیال، تا عدد هارتمن ۲۰، سبب افزایش نوسلت متوسط می‌شود و در هارتمن ۴۰ به بالا، سبب کاهش نوسلت متوسط می‌شود. همچنین نتایج نشان می‌دهد، بیشترین انتقال حرارت در اعداد ریلی ۱۰۵ و ۱۰۶، در زاویه ۵/۶۷ درجه رخ می‌دهد و کمترین انتقال حرارت در اعداد ریلی ۱۰۵ و ۱۰۶، به ترتیب در زاویه صفر و ۵/۲۲ درجه رخ می‌دهد.
علیرضا شهریاری،
دوره ۱۶، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله، انتقال حرارت جابجایی آزاد دو بعدی نانوسیال آبی اکسید آلومینیم (Al۲O۳) در محفظه بسته با دیواره‌های موجی پیچیده به روش شبکه بولتزمن مورد مطالعه قرار گرفته است. دیواره‌های جانبی محفظه دارای هندسه پیچیده موجی هستند و دیواره سمت چپ دارای توزیع دمای غیریکنواخت سینوسی و دیواره سمت راست در دمای ثابت و سرد قرار دارند. دیواره‌های افقی بالا و پایین محفظه هر دو صاف و نسبت به عبور حرارت و جرم عایق شده‌اند. به علت تغییرات ناچیز چگالی در مطالعه حاضر، از تقریب بوزینسک استفاده شده است که باعث تأثیرپذیری میدان هیدرودینامیکی از میدان حرارتی می‌گردد. برای توابع توزیع چگالی و انرژی از آرایش شبکه D۲Q۹ استفاده شده است. تغییر پارامترهایی نظیر کسر حجمی نانوذرات، عدد رایلی، هندسه دیواره‌های جانبی، اختلاف فاز و دامنه تابع سینوسی دما بر روی میدان جریان و میدان دما مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند در محدوده اعداد رایلی Ra=۱۰۳ -۱۰۵ با افزایش کسر حجمی نانوذرات، عدد ناسلت افزایش مییابد. علاوه بر این نشان داده شده است که برای یک عدد رایلی ثابت با تنظیم پارامترهای هندسه دیواره‌های عمودی می‌توان به یک انتقال حرارت بهینه دست یافت. بیشترین اثر نانوذرات با تغییر عدد رایلی در اختلاف فازهای مختلفی مشاهده گردید. درنهایت این مطالعه می‌تواند یک دید کلی برای افزایش انتقال حرارت در محفظه‌هایی با دیواره‌های موجی و توزیع دمای سینوسی را فراهم آورد.
مصطفی ورمزیار، مجید بازارگان، آرش محمدی، علیرضا رهبری،
دوره ۱۶، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۵ )
چکیده
در این پژوهش، روش شبکه بولتزمن حرارتی با هدف محاسبه پارامتر اسکالر از جمله دما با در نظر گرفتن تغییرات ضریب پخش هدایتی توسعه داده شده است. این روش در حالت استاندارد دارای خواص ثابت و بدون ترم منبع می‌باشد. هدف اصلی ارایه مدلی جهت شبیه سازی ضریب پخش متغیر با حضور یک منبع خارجی حرارت است. برای این منظور یک ترم به تابع توزیع تعادلی اضافه شد. این مدل در مساله‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که روش پیشنهادی، قابلیت مدل سازی مسایل به شدت غیر خطی را نیز دارد. لازم به ذکر است جهت افزایش شرایط غیرخطی از تشعشع و ترم منبع در کنار جریان جابجایی آزاد استفاده شده است. از مزایای مدل پیشنهادی آن است که امکان استفاده از روش زمان آرامش چندگانه را فراهم می‌سازد. این تغییر باعث افزایش پایداری حل می‌شود. از طرف دیگر با استفاده از آنالیز چاپمن انسکوگ خطای روش پیشنهادی، شناسایی شد. بخشی از خطا که ارتباطی به تغییر خواص نداشت، با پیشنهاد ترم اصلاحی و استفاده از ترم‌های مرتبه بالا در آنالیز چاپمن انسکوگ حذف گردید. هم چنین نشان داده شد ترم اضافه شده، که نماینده قسمت متغیر ضریب پخش حرارتی است، خطایی از مرتبه دوم عدد نادسن ایجاد می‌کند که قابل صرف نظر می‌باشد. به علاوه معین گردید که مدل پیشنهادی، دارای خطایی از مرتبه دوم نسبت به زمان است.
اکرم جهانبخشی، افشین احمدی ندوشن، آرش شاد، مهسا فرزانه،
دوره ۱۷، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۶ )
چکیده
در مقاله حاضر، به بررسی عددی اثر وجود پره‌های دندانه‌‌ای بر انتقال حرارت جابجایی آزاد بین حلقویهای هم مرکز پرداخته شده است. کانال خارجی در حلقویهای مورد بررسی، دایره‌ای بوده و کانال‌های داخلی شامل سه سطح مقطع دایره‌ای، مربعی و مثلثی است. مساحت حلقوی‌ها و همچنین قطر کانال بیرونی حلقوی به عنوان یک قید هندسی در تمامی موارد مورد بررسی در این پژوهش یکسان فرض شده است. مساحت پرهها نیزیکسان است و بر روی سطح داخلی قرار گرفته اند تا بتوان اثر آنها را بر خواص گرمایی حلقوی با شرط مرزی دما ثابت روی سطوح آن و در بازه اعداد رایلی بین ۱۰۵ تا ۱۰۸ مقایسه نمود. نتایج نشان داد که با افزایش عدد رایلی و در نتیجه سرعت، ضریب انتقال حرارت جابجایی سطوح افزایش پیدا می‌کند. با این وجود، حضور پرهها مقادیر ضریب انتقال حرارت کانال داخلی را تا حدود ۵۰% کاهش داده در حالیکه این ضریب برای کانال خارجی افزایش مییابد. همچنین برای حلقوی دایره‌ای با افزایش عدد رایلی در دو حالت بدون پره و پره‌دار، عدد ناسلت به ترتیب حدود ۷۱ % و ۶۴% افزایش دارد و به‌طور کلی وجود پرهها باعث افزایش ۱۳ درصدی نرخ انتقال حرارت نسبت به حالت بدون پره از سطوح حلقوی‌ها شده است.
جواد رحمن نژاد، سید علی میربزرگی،
دوره ۱۷، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله، یک روش مرز غوطه‌ور-لتیس بولتزمن جدید برای شبیه سازی مسائل حرارتی همراه با شرط مرزی شار حرارتی ثابت توسعه داده شده است. در این روش شرط مرزی عدم لغزش با استفاده از روش اصلاح سرعت ضمنی و شرط مرزی شار حرارتی ثابت با توجه به اختلاف بین شار حرارتی مطلوب و شار محاسبه شده در روند حل اعمال می‌شود. اصلاح سرعت به عنوان یک جمله نیرویی به معادله بولتزمن افزوده می‌گردد و برای اصلاح دما، یک جمله چشمه/چاه گرمایی در معادله انرژی منظور می‌شود. حذف فرآیند پیچیده‌ی تولید شبکه، سادگی و کارآیی در عین حفظ دقت، از مزیتهای بارز روش پیشنهادی می‌باشد. با استفاده از این روش، جریان جابجایی آزاد حول یک استوانه دایروی داغ با شار حرارتی ثابت، درون محفظه‌ای با دیواره‌های سرد در اعداد رایلی ۱۰۳ تا ۱۰۶ مورد مطالعه قرار گرفته است. بعلاوه، اثرات تغییر موقعیت قطری استوانه بر الگوهای جریان و انتقال حرارت و همچنین توزیع عدد ناسلت محلی روی سطح استوانه و دیواره‌های محفظه بررسی شده است. نتایج حاصل، نشان می‌دهد که مکان وقوع عدد ناسلت بیشینه به شدت به موقعیت قطری استوانه وابسته است. با توجه به نتایج این شبیه‌سازیها، می‌توان اظهار داشت که روش حاضر قادرست شرط مرزی شار حرارتی ثابت را به درستی اعمال کند.
اکزم جهانبخشی، افشین احمدی ندوشن،
دوره ۱۷، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله انتقال حرارت جابجایی طبیعی در یک محفظه مربعی پر شده با سیال غیرنیوتنی مدل پاورلا برای حالت دائم و آرام با چشمه حرارتی‌مرکزی به صورت عددی بررسی شده است. دیواره‌ی بالایی محفظه عایق است. دیوارهای قائم نیز در دمای ثابت TC قرار دارند. دیواره پایینی محفظه در چهار قسمت مساوی دارای دماهای TH و TC هستند. معادلات حاکم برای سیال غیرنیوتنی مدل پاورلا به روش تفاضل محدود بر مبنای حجم کنترل جبری شده و با استفاده از الگوریتم سیمپل به صورت همزمان حل شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که در اعداد رایلی کوچک عدد ناسلت تحت تاثیر تغییرات شاخص پاورلا قرار نمی‌گیرد اما در رایلیRa=۱۰۶ تغییرات عملکرد حرارتی با تغییر شاخص پاورلا چشمگیر‌تر است. در تمام شاخص‌ها، با کوچک‌تر شدن عدد رایلی مرکز چرخش خطوط جریان نسبت به خط موازی محور y در مرکز محفظه، تقارن بیشتری دارد. همچنین با قدرت گرفتن جابجایی طبیعی در محفظه، ناسلت متوسط برای سیال غیرنیوتنی با افزایش شاخص پاورلا افزایش یافته و بهبود عملکرد حرارتی با افزایش رایلی در سیال غلیظ پاورلا (n˃۱) چشمگیر‌تر است. نتایج همچنین نشان می‌دهد که عدد رایلی برای شروع جابجایی طبیعی در محفظه با افزایش شاخص پاورلا کاهش مییابد.
محمد‌مهدی نبوی، سعید خردمند،
دوره ۱۹، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۸ )
چکیده
پژوهش حاضر، با استفاده از شبیهسازی عددی سهبعدی، عملکرد حرارتی گرماگیر دیود لیزر در حالتهای مختلف پیکربندی ساختمان آن، مورد بررسی قرار گرفت. از حل عددی سهبعدی جریان سیال و انتقال حرارت با در نظر گرفتن جابجایی آزاد استفاده شده است. ابتدا به منظور صحتسنجی، نتایج شبیهسازی با نتایج تجربی مقایسه شد که مطابقت خوبی داشت. سپس با توجه به الگوی جریان دودکشی، ۸ هندسه در دو ارتفاع پره طراحی شده و هر کدام در سه شار حرارتی ۲۰۰، ۴۰۰ و ۶۰۰وات بر متر مربع مورد ارزیابی قرار گرفت. هدف پژوهش حاضر، یافتن حالتی است که متوسط دمای گرماگیر کمینه شود. نتایج نشان دادند که با ایجاد برش در پره تا ۴۰% ضریب انتقال حرارت متوسط در گرماگیر افزایش مییابد. همچنین، در پره‌هایی با ارتفاع ۲۱/۳میلی‌متر، پره با دو برش متقارن یکسان و در پره‌هایی با ارتفاع ۳۲/۶میلی‌متر که حجم پره ثابت است و قسمتهای برش خورده پره به دندانه‌های آن افزوده شده است، برای شارهای حرارتی کمتر از ۴۰۰وات بر متر مربع، پره متقارن با دو برش مشابه در قسمت میانی و حجمی معادل حجم پره اولیه، بهترین عملکرد را داشت و برای شارهای حرارتی بیشتر از ۴۰۰وات بر متر مربع، دمای متوسط پره متقارن با یک برش در وسط و حجمی معادل حجم پره اولیه، کمینه شد. ضریب انتقال حرارت متوسط پره، عدد ناسلت متوسط، مقاومت حرارتی پره، دمای متوسط پره، خطوط جریان و خطوط همدما در صفحه پره برای هر حالت مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.
