توصيفگر ها :
آناليز مودال , امواج آلتراسونيك , اتلاف حرارتي , انتقال حرارت گذرا , رسانش , شار ثابت , دما ثابت
چكيده فارسي :
چكيده
در سالهاي اخير، بررسي روشهاي مؤثر بر افزايش انتقالحرارت بهطور چشمگيري افزايش يافت. يكي از عوامل مؤثر بر انتقالحرارت استفاده از امواج فراصوت است. در كارهاي مشابه انتقالحرارت همرفتي در مركز توجه بود. برخلاف ساير پژوهشهاي انجامشده، در اين پژوهش هدف بررسي توزيع دمايي و انتقالحرارت رسانشي و همچنين بررسي انتقالحرارت همرفت بهشكل اتلاف حرارتي از اطراف ميله است. همچنين بهكمك نتايج بهدستآمده، بررسي عددي و ارائه فرمول براي بررسي رفتار انتقالحرارت از اهداف ديگر اين پژوهش است. در اين آزمايش با توجه به كاربرد صنعتي AISI4140 بهعنوان متريال مورداستفاده در نظر گرفته شد. سپس بهكمك آناليز مودال انسيس فركانس طبيعي، مختصات گره و شكم و ابعاد ميله به دست آمد. پس از ساخت قطعه و بررسي نقاط گره و شكم و تطبيق با حالت شبيهسازيشده، آزمايش انجام شد. باتوجهبه ويژگي گذرابودن آزمايش، مدتزمان انجام 90 دقيقه است. پس از اين زمان، آزمايش به پايايي بسيار نزديك شد. آزمايش در سه مرحله بدون آلتراسونيك، همراه آلتراسونيك با توان 50درصد و همراه آلتراسونيك با توان 75درصد انجام شد. در تمامي مراحل آزمايش، توانالمنت اعمالي ثابت و برابر با 80 وات است. بهمنظور بررسي تأثير امواج فراصوت بر انتقالحرارت به روش عددي، ابتدا تحليل انتقالحرارت بدون آلتراسونيك و تحليل موج اعمال بر ميله بررسي شد و سپس تأثير معادله موج بر هر پارامتر معادله انتقالحرارت بررسي شد. نتايج حاصل از آزمايش نشان ميدهد كه امواج فراصوت تأثير قابلتوجهي بر توزيع دمايي، انتقالحرارت رسانش و انتقالحرارت همرفتي دارد. همچنين ميتوان در توانهاي بالا آلتراسونيك رفتار دمايي در نقاط گره و شكم و به اوجرسيدن نقاط گره را مشاهده كرد.
چكيده انگليسي :
Abstract:
In recent years, research on effective methods for enhancing heat transfer has significantly increased. One of the key factors influencing heat transfer is the use of ultrasonic waves. Previous studies have primarily focused on convective heat transfer. However, unlike other studies, this research aims to examine the temperature distribution and conductive heat transfer, as well as convective heat dissipation around the rod. Additionally, another goal of this study is to conduct a numerical analysis and formulate expressions for evaluating heat transfer behavior. In this experiment, AISI 4140 was selected as the material due to its industrial applications. Modal analysis in ANSYS was utilized to determine the natural frequency, nodal and antinodal points, and rod dimensions. After manufacturing the component and verifying nodal and antinodal points against the simulation, the experiment was conducted. Given the transient nature of the experiment, the duration was set at 90 minutes, after which the system approached steady-state conditions. The experiment was carried out in three phases: without ultrasonic waves, with ultrasonic waves at 50% power, and with ultrasonic waves at 75% power. Throughout all phases, the applied heating element power was maintained constant at 80 watts. To numerically analyze the effect of ultrasonic waves on heat transfer, the heat transfer process without ultrasound was first examined. Then, the wave equation applied to the rod was analyzed, and the influence of the wave equation on each heat transfer parameter was investigated. The experimental results indicate that ultrasonic waves have a significant impact on temperature distribution, conductive heat transfer, and convective heat dissipation. Furthermore, at high ultrasonic power levels, thermal behavior at nodal and antinodal points becomes noticeable, with a pronounced peak at nodal locations.