تحلیل عددی انتقال حرارت در لوله با توئی متخلخل تحت جریان پالسی

نویسندگان

1 دانشکده‌ی مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بوعلی سینا همدان

2 پردیس دانشکده های فنی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران

چکیده

در این نوشتار جریان پالسی و انتقال حرارتِ ناشی از آن در لوله‌یی با توئی متخلخل، با استفاده از شبیه‌سازی عددی بررسی شده است. در این توئیِ متخلخلِ چسبیده به جداره، جریان با استفاده از مدل نیمه‌تجربیِ برینکمن ـ فرچ‌مایر (بسطی از مدل دارسی) مدل شده است. اثرات عدد دارسی، ضخامت لایه‌ی متخلخل، نسبت هدایت حرارتی مؤثر، و نیز فرکانس و دامنه‌ی پالس مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش ضخامت ماتریس متخلخل یا کاهش عدد دارسی، گرادیان فشار افزایش می‌یابد. به‌علاوه وابستگی عدد نوسلت به ضخامت سرراست نیست. برای مواد متخلخل با هدایت حرارتی بالا، عدد نوسلت به‌صورت یکنواخت با افزایش ضخامت زیاد می‌شود در حالی که برای مواد با هدایت کم، در توزیع نوسلت یک مقدار کم‌ترین مشاهده می‌شود. دیده می‌شود که بیشینه ضریب پخش حرارتی به‌ازای یک ضخامت بحرانی از ماده‌ی متخلخل حاصل می‌شود. اثرات دامنه و فرکانس پالس بر انتقال حرارت نیز مورد مداقه و تحلیل قرار می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

NUMERICAL STUDY OF PULSATING FLOW AND HEAT TRANSFER IN A PIPE PARTIALLY FILLED WITH A POROUS MEDIUM

نویسندگان [English]

  • Habib l ... Sayhvand 1
  • H. Shokouhmand 2
1 Dept. of Mechanical Engineering Bu-Ali Sina University, Hamedan
2 Faculty of Engineerin Dept. of Mechanical Engineerin University of Tehran
چکیده [English]

The objective of the present work is to perform a detailed numerical study of pulsating flow and heat transfer characteristics in a pipe partially filled with a porous medium. The Brinkman-Forchheimer-extended Darcy model is adopted for the porous matrix region, which is attached at the pipe wall and extends inward, toward the centerline. The effects of the Darcy number, Da, the thickness of the porous layer, S, and the thermal conductivity ratio, Rk, as well as the pulsating frequency and the amplitude, are investigated. The results showed that as the thickness of the porous layer increases or the Darcy number decreases, the pressure drop grows. It was found that the dependence of the Nusselt number, v, on S is not straightforward. For a higher thermal conductivity of porous material, the Nusselt number increases, monotonically, with increasing S, while, for a lower value of Rk, a minimum exists in the distributions. The enhanced longitudinal heat conduction, due to pulsating flow, is also examined. The maximum effective thermal diffusivity is found at a critical thickness of the porous layer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • pulsating ow
  • frequency
  • phase lag
  • partially filled
  • Permeability