توصيفگر ها :
شبيه سازي جابجايي طبيعي , محفظه ها , جريان آشفته , عدد رايلي , جابجايي مارانگوني
چكيده فارسي :
هدف اين پژوهش مطالعه جريان جابجايي طبيعي آشفته درون محفظه‌ي مربعي و سپس بررسي آن در محفظه ذوزنقه‌اي مي‌باشد. جابجايي طبيعي پديده‌اي بسيار مهم در بسياري از تجهيزات و وسايل پيرامون ما مي‌باشد. در سيستم‌هايي كه شامل مكانيزم‌هاي مختلف انتقال گرما هستند، جابجايي آزاد، مقاومت زيادي در برابر انتقال گرما به وجود ميآورد، بنابراين نقش مهمي را در طراحي يا تعيين عملكرد سيستم بازي مي‌كند. در اين پژوهش به كمك نرم افزار تجاري فلوئنت اقدام به شبيه‌سازي جابجايي طبيعي درون محفظه‌ها شده‌است. از آنجاييكه جريان، آشفته در نظرگرفته شده بنابراين از مدل‌هاي آشفتگي RANS براي انجام شبيه‌سازي‌ها استفاده شده‌است. سپس با ارائه نتايج، مقايسه‌اي بين اين مدل‌ها از نظر دقت و هزينه محاسباتي انجام شده و مدل تك معادله‌اي SA به عنوان مدلي بهينه در اين حالت معرفي شده‌است. محدوده آشفتگي در نظرگرفته شده براي جريان آشفته < Ra < 1012 109 مي‌باشد. سيال عامل هوا در نظرگرفته شده كه داراي عدد پرانتل 71/0 مي‌باشد. اثر افزايش عدد رايلي بر روي عدد ناسلت متوسط روي ديوار گرم، ضريب انتقال حرارت جابجايي طبيعي، سرعت‌هاي ماكزيمم در وسط محفظه، پروفيل دما و سرعت و همچنين براي مدل‌هاي مختلف، نشان داده شده‌است. با افزايش عدد رايلي عدد ناسلت متوسط و ضريب انتقال حرارت افزايش پيدا كرده كه علت آن ايجائ ناپايداري هاي حاصل از آشفتگي مي‌باشد. همچنين، تمام شبيه‌سازي‌ها براي محفظه ذوزنقه‌اي كه داراي زاويه 45 درجه است، انجام شده و نتايج حاصل از آن ارائه گرديده است. نتايج داراي همخواني مناسبي با نتايج تجربي موجود بوده و فيزيك مساله به خوبي استخراج شده است. همچنين جابجايي طبيعي در حالت بدون گرانش بررسي شده‌است. در اين حالت پديده مارانگوني رخ مي‌دهد. جابجايي مارانگوني نيز براي هر دو محفظه شبيه‌سازي شده و نتايج حاصل از آن ارائه گرديده است.
چكيده انگليسي :
Abstract
The main purpose of this research are study of turbulent natural convection in square enclosure and then check it in a trapezoidal enclosure. Natural convection phenomenon is very important in a lot of equipment around us. In systems that include different mechanisms of heat transfer, free convection, has main role in heat transfer, therefore plays an important gain in the design or determine system performance. In this research are used commercial software FLUENT to simulate the natural convection in the enclosure. Since the flow is turbulence, also, the turbulence models RANS are used simulate of Reynolds stress. Then the results of a comparison between these models in terms of accuracy and Cpu time are studied. single equation model SA as the optimal model was introduced in this case. Also, range of Rayleigh number in 109 < Ra < 1012 are studied. Prandtl number is 0.71 for air in present research. The effect of increasing Rayleigh number on a wall heat transfer medium warm, natural convective heat transfer coefficient, maximum speeds in the middle of the chamber, temperature and velocity profiles as well as for different models, are shown. Also, all simulations for trapezoidal enclosure with an angle of 45 degrees, carried out. The results have a good agreement with experimental results and the physics is well taken. for other case, results are determind in zero gravity. In this case the phenomenon occurs undre Marangoni convection. Marangoni convection computed for both enclosure and their results commerical are presented.
