---

این مقاله در مورد اثر نوسان های مربعی (ضربانی) بر روی جریان و انتقال حرارت آشفته یک جت شیاری برخوردی به سطح مقعر بحث می کند. در این راستا تحلیل عددی جریان و انتقال حرارت آشفته در یک جت دو بعدی با استفاده از مدل RNG-K-ε انجام شده است. اثرات عدد رینولدز جت، فاصله جت تا مرکز سطح برخورد و فرکانس نوسانات بر توزیع متوسط زمانی عدد ناسلت سطح مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در مقایسه با جت پایا، استفاده از جت نوسانی در محدوده فرکانس ۱۰ تا ۵۰ هرتز باعث افزایش میانگین انتقال حرارت از سطح می شود. افزایش عدد رینولدز در محدوده ۴۷۴۰ تا ۹۵۹۰ نیز به طور قابل توجهی منجر به بالا رفتن متوسط زمانی عدد ناسلت می شود. همچنین در جت پایا، کاهش فاصله جت تا صفحه منجر به افزایش محسوس عدد ناسلت در ناحیه برخورد می شود. این در حالی است که درجت نوسانی، کاهش فاصله جت تا سطح مقعر منجر به تغییرات عدد ناسلت در سراسر سطح برخورد مقعر می شود.

---

چکیده- هدف از مطالعه حاضر، بررسی عددی جابجائی طبیعی نانوسیال های مختلف داخل یک محفظه مربعی با منبع حرارتی مرکزی در نسبت های منظری مختلف و بدست آوردن روابطی برای عدد ناسلت بر حسب عدد رایلی و کسرحجمی نانوذرات می باشد. منبع حرارتی در دمای Th و دیواره محفظه در دمای Tc می باشد. نانوسیال ها بر پایه آب با نانوذرات مس، اکسید مس، نقره، اکسید آلومینیم و یا اکسید تیتانیوم در نظر گرفته شده اند. برای تحلیل جابجایی طبیعی از یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن بر اساس روش حجم محدود و الگوریتم سیمپلر استفاده شده است. مطالعه برای نسبت منظری۲/۰ تا ۸/۰، عدد رایلی ۱e۳ تا ۱e۶ و کسر حجمی نانوذرات تا حداکثر کسر حجمی ۰۵/۰ انجام شده است. نتایج عددی نشان می دهد که عدد ناسلت با افزایش کسر حجمی نانوذرات و افزایش نسبت منظری زیاد می شود. با افزایش عدد رایلی در فضای بالایی بین منبع و دیواره محفظه گردابه هایی از نوع رایلی-بنارد ایجاد می شود. براساس نتایج عددی حاصله، روابط همبسته با دقت بسیار خوبی برای ارزیابی عدد ناسلت ارائه شده است.

---

در این تحقیق، دو راهکار جهت افزایش میزان انتقال حرارت درون حفره¬¬ای که دیواره بالایی آن دارای حرکت است و تحت تاثیر میدان مغناطیسی افقی قرار دارد بررسی شده است. به منظور بهبود مقدار انتقال حرارت، اضافه کردن نانو ذرات اکسید آلومینیوم به عنوان راهکار اولیه و تغییر در زاویه شیب میدان مغناطیسی به عنوان راهکار دوم در نظر گرفته شده است. در این مطالعه، دیواره سمت چپ و راست حفره در اختلاف دمای مشخصی قرار دارند و سایر دیواره¬ها عایق در نظر گرفته شده اند. نتایج حل عددی بر اساس یک برنامه کامپیوتری که بر اساس روش حجم محدود نوشته شده است بدست می¬آیند. به منظور اعتبار سنجی برنامه تهیه شده، نتایج حاصله از برنامه مذبور با نتیجه همبستگی موجود برای حفره و همچنین نتایج حاصل از کارهای گذشته مقایسه شده است و دیده می شود که تطابق مناسبی برقرار است. در این مطالعه، محدوده عدد ریچاردسون بین ۰۵/۰ و ۵۰ می باشد. نتایج نشان می¬دهد اضافه کردن نانو ذرات می تواند باعث افزایش و یا کاهش در میزان انتقال حرارت گردد در حالی که افزایش در زاویه شیب میدان مغناطیسی در اغلب موارد افزایش قابل قبولی در مقدار انتقال حرارت را به همراه دارد.

---

در مطالعه‌ی حاضر به بررسی تحلیلی و عددی اعتبار دو تعریف متداول عدد ناسلت برای انتقال حرارت جابجایی در یک لوله‌ با ماده متخلخل جزئی پرداخته شده است. تعریف اول عدد ناسلت بصورت Nu_۱ (x)=(۲R(∂T/∂r)_(r=R))⁄((T_w-T_m (x)) ) و تعریف دوم عدد ناسلت بصورت Nu_۲ (x)=(۲Rq_cond^'')⁄(k_ref (T_w-T_m (x)) ) بیان شده است. در ابتدا عدد ناسلت حاصل از این دو تعریف در آرایش‌های مختلف ماده متخلخل در یک لوله، بصورت تحلیلی بررسی شده است. نتایج بررسی تحلیلی نشان می‌دهد که در آرایش مرزی ماده متخلخل، مقدار ناسلت محاسبه شده با این دو تعریف، با یکدیگر متفاوت می‌باشد. درتعریف اول ناسلت، مقدار حرارتی که با عبور جریان سیال از میان ماده متخلخل به سیال منتقل می‌شود، لحاظ نمی‌گردد و درنتیجه ناسلت محاسبه شده از این تعریف فیزیک انتقال حرارت جابجایی را در این مساله به درستی بیان نمی‌کند. در ادامه آرایش مرزی ماده متخلخل در یک لوله با جریان مغشوش بصورت عددی شبیه‌سازی شده و عدد ناسلت از هر دو تعریف محاسبه می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش ضریب هدایت ماده متخلخل، عدد ناسلت حاصل از تعریف اول کاهش می‌یابد که این امر بیان درستی از فیزیک مسئله نیست. بنابراین در آرایش مرزی ماده متخلخل در یک لوله، استفاده از تعریف اول ناسلت مناسب نیست. با بررسی تعریف دوم ناسلت، مشاهده می‌شود که با افزایش ضریب هدایت ماده متخلخل، عدد ناسلت افزایش می‌یابد که این نتیجه فیزیکی بوده و لذا تعریف دوم ناسلت برای آرایش مرزی ماده متخلخل مناسب‌تر به نظر می‌رسد.

---

سیال فوق بحرانی به دلیل دارا بودن خصوصیات منحصربه‌فرد سال‌هاست که در برخی از صنایع به‌منظور افزایش کارایی فرآیندها جایگزین سیال غیر بحرانی شده و از زمان شناختش مورد مطالعات آزمایشگاهی، عددی و تحلیلی متعددی قرارگرفته‎ است. در این پژوهش فرآیند انتقال حرارت جابجایی طبیعی آرام بین لوله داغ دما ثابت عمودی و دی‌اکسید کربن فوق بحرانی به‌طور عددی شبیه‌سازی‌شده است. مدل‌سازی این فرآیند به‌صورت دوبعدی شبه گذرا و با استفاده از روش حجم محدود انجام‌گرفته است. هدف اصلی پژوهش بررسی اثر تغییرات خواص سیال فوق بحرانی نزدیک دمای شبه بحرانی آن بر میدان سرعت و دمای سیال در انتقال حرارت جابجایی طبیعی و درنهایت تأثیر این تغییرات بر میزان کل انتقال حرارت صورت گرفته به سیال نسبت به حالت غیر بحرانی است. مدل‎سازی فرآیند انتقال حرارت بین دماهای ۳۰۵ تا ۳۱۲ کلوین و فشارهای ۷,۵ تا ۹ مگا پاسکال انجام‌شده است. در این تحقیق به‌منظور محاسبه‎ی خواص دی‌اکسید کربن در شرایط مختلف برای اولین بار از معادله حالت چند پارامتری اسپن و وگنر برحسب انرژی هلمهولتز به‌طور مستقیم استفاده‌شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده افزایش نرخ انتقال حرارت جابجایی آزاد به دی‌اکسید کربن در حالت فوق بحرانی نسبت به فرض گاز ایده آل تا ۱۶۰% در نزدیکی نقطه شبه بحرانی و در دیگر نقاط افزایش تا ۱۱۸% است.

---

در تحقیق حاضر، جریان آرام و انتقال حرارت سیال ویسکوالاستیک در تبدیل واگرای متقارن محوری با نسبت انبساط ۱:۳ مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه‌سازی عددی جریان آرام و انتقال حرارت سیال ویسکوالاستیک از روش حجم محدود و الگوریتم پیزو استفاده شده است. همچنین برای مطالعه تأثیر خاصیت الاستیک جریان سیال پلیمری از مدل فن-تین-تنر غیرخطی استفاده شده است. بیشتر تحقیقات انجام شده در این زمینه معطوف به بررسی پارامترهای هیدرودینامیکی جریان مانند بررسی تأثیر عدد رینولدز و خاصیت الاستیک بر طول گردابه‌ها می‌باشد که باتوجه به فقدان تحقیقی جامع در زمینه‌ی انتقال حرارت جریان سیالات ویسکوالاستیک در تبدیلات واگرا، انجام تحقیق حاضر ضروری به نظر می‌رسد. از دیگر نوآوری‌های پژوهش حاضر در نظر گرفتن برخی از خواص رئولوژیکی و ترمودینامیکی سیال ویسکوالاستیک به صورت تابعی از دما می‌باشد که باتوجه به حساسیت برخی از خواص سیال ویسکوالاستیک به دما، در نظر گرفتن این فرض در حل معادله انرژی ضروری به نظر می‌رسد. نتایج شبیهسازی عددی نشان می‌دهد، مقدار بیشینه ناسلت موضعی دیواره پایین‌دست تبدیل واگرا تقریباً جایی است که گردابه‌ها پایان یافته‌اند و روند تغییرات سرعت به مانند لوله صاف شده است. همچنین با افزایش عدد رینولدز که منجر به افزایش طول و شدت گردابه‌ها می‌گردد، بیشینه ناسلت موضعی در ناحیه انبساط ناگهانی بیشتر به سمت پایین‌دست پیشروی می‌کند.

---

در دنیای امروز استفاده از موتورهای استرلینگ در صنایع فضایی، زیردریایی‌ها و سیستم‌های همزمان تولید حرارت و توان، نیاز به تحلیل دقیق‌تر این موتورها را افزایش می‌دهد. موتور استرلینگ یک موتور احتراق خارجی است که حرارت مورد نیاز جهت کارکرد خود را به وسیله هیتر از یک منبع حرارتی خارجی می‌گیرد به همین علت بحث انتقال حرارت در آن دارای اهمیت زیادی می‌باشد. در این مقاله عدد ناسلت و ضریب اصطکاک در جریان رفت و برگشتی در مبدل حرارتی یک موتور استرلینگ به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. مبدل حرارتی مورد مطالعه، یک هیتر است که لوله‌های آن به شکل کمانی هستند. پارامترهای مختلفی جهت بررسی مقدار انتقال حرارت و یا ضریب اصطکاک در این هیتر انتخاب شده‌اند. پنج پارامتر انتخاب شده عبارتند از: فرکانس زاویه‌ای، جنس سیال، فشار گاز کاری، رژیم جریان و هندسه هیتر. با افزایش فرکانس زاویه‌ای و فشار گاز کاری، مقدار عدد ناسلت افزایش می‌یابد و همچنین ضریب اصطکاک کاهش می‌یابد. تاثیر سیال‌های کاری مختلف مانند کربن دی اکسید، هوا و هلیوم مورد بحث قرار گرفت. کربن دی اکسید دارای بیشترین عدد ناسلت نسبت به بقیه سیال‌ها می‌باشد و رابطه‌ای برای عدد ناسلت کربن دی اکسید و هوا، ارایه شده است. همچنین عدد ناسلت و ضریب اصطکاک با تغییر رژیم جریان مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه‌ای نیز بین دو هیتر با هندسه عصایی و کمانی انجام شده است که نشان می‌دهد انتقال حرارت در هیتر با هندسه کمانی بیش‌تر از هندسه عصایی است و ضریب اصطکاک آن دو بسیار نزدیک به هم است.

---

در این مقاله، انتقال حرارت جریان سیال ویسکوالاستیک داخل کانال صفحه‌ای متقارن با انبساط ناگهانی ۱:۳ به صورت عددی شبیه‌سازی شده است. برای مدلسازی رفتار رئولوژیکی و غیرخطی جریان اینرسی سیال ویسکوالاستیک، از فرم نمائی مدل فن تین-تنر استفاده شده است. شرط مرزی حرارتی در ورود و روی دیوارهای کانال، دما ثابت در نظر گرفته شده است. همچنین سرعت در ورودی کانال یکنواخت و ثابت است و مقدار آن با توجه به عدد رینولدز جریان تعیین می‌شود. با توجه به تأثیر قابل ملاحظه دما بر خواص سیال ویسکوالاستیک، لزجت، زمان آسودگی از تنش، ظرفیت گرمایی ویژه و ضریب هدایت حرارتی به صورت توابعی از دما در نظر گرفته شده‌ و جمله تلفات در معادله انرژی لحاظ شده است. برای حل همزمان معادلات حاکم از الگوریتم پیزو و برای گسسته سازی، از روش حجم محدود استفاده شده است. در این مطالعه، تأثیر نیروی اینرسی روی توزیع سرعت، توزیع دما و تغییرات اعداد ناسلت محلی و میانگین در بخش انبساطی کانال بررسی می‌شود. با وجود متقارن بودن کانال صفحه‌ای، افزایش عدد رینولدز سبب تشکیل جریان‌های متقارن و نامتقارن داخل بخش انبساطی کانال می‌شود. برای جریان‌های نامتقارن، افزایش عدد رینولدز از ۴۰ تا ۱۰۰ (رشد ۲,۵ برابری عدد رینولدز) سبب افزایش ۱.۷ برابری مقادیر بیشینه اعداد ناسلت محلی در مجاورت دیوارهای پایینی و بالایی بخش انبساطی کانال می‌شود.

---

یکی از مهم ترین مشخصه های جریان در مبدل های حرارتی موتور استرلینگ، نوسانی بودن جریان است. در این تحقیق جریان رفت و برگشتی در خنک کن موتور استرلینگ به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. حل عددی بر اساس روش حجم محدود و الگوریتم فشار مبنا در کد تجاری نرم افزار فلوئنت انجام شده است. مبدل حرارتی از نوع پوسته و لوله، مایع-گاز است. سیال عامل به صورت گاز، در داخل لوله ها و سیال خنک کننده، آب در اطراف لوله ها در جریان است. ضریب انتقال حرارت، اختلاف دمای سیال عامل و دیواره، عدد ناسلت و ضریب اصطکاک در فشار کاری و فرکانس نوسان متفاوت برای سه سیال هلیم، کربن دی اکسید و نیتروژن بدست آورده شده است. عدد ناسلت، ضریب انتقال حرارت و اختلاف دمای سیال عامل و دیواره، با افزایش فرکانس نوسان و فشار کاری افزایش می یابد و ضریب اصطکاک کاهش می یابد. هلیم دارای بیشترین ضریب انتقال حرارت و ضریب اصطکاک و کمترین اختلاف دما بین سیال عامل و دیواره است. در بیشترین فشار کاری و فرکانس نوسان، بیشترین عدد ناسلت و کمترین ضریب اصطکاک برای کربن دی اکسید بدست آمد. در انتها، رابطه‌ای برای عدد ناسلت و ضریب اصطکاک برای هلیم، کربن دی اکسید و نیتروژن برای محدوده عدد رینولدز جنبشی ۲,۹۶-۲۱۲.۵۰ با مقدار خطا %۰.۲۳-۸.۰۷ پیشنهاد شده است.

---

---

---

---