اثر ورتکس های تصادفی بر نرخ انتقال حرارت از یک ذره کروی

در بسیاری از فرآیندهای مهندسی و صنعتی، اسپری نقش مهمی را ایفا می کند. در این راستا، بررسی نرخ انتقال حرارت از ذرات در محیطی با طیف وسیعی از ساختارهای گردابه ای همانند گردابه های آشفته، از اهمیت بسزایی برخوردار است. اثرات متقابل بین این ساختارهای گردابه ای و ذرات کروی به طور قابل توجهی بر نرخ انتقال حرارت از ذرات و طول عمر آن ها تأثیر می گذارد. در تحقیق حاضر، انتقال حرارت گذرای یک ذره کروی در تعامل با ورتکس های تصادفی در جریان تراکم ناپذیر و لزج با استفاده از حل عددی معادلات ناویر- استوکس و انرژی در re=100 با الگوریتم محاسباتی توسعه یافته، مطالعه شده است. به منظور اطمینان از صحت محاسبات، نتایج با داده های عددی در دسترس در مقالات مقایسه و هماهنگی خوبی بین نتایج مشاهده گردید. در ابتدا حوزه تأثیر ورتکس حول ذره با شبیه سازی دو ورتکس مشابه و با در نظر گرفتن اثر آن ها بر عدد ناسلت تعیین شده است. سپس، با استفاده از این حوزه تأثیر، اثر تعداد ورتکس های تصادفی با ساختارها و موقعیت های مختلف بر نرخ انتقال حرارت از ذره بررسی شده است. نشان داده شده که تنها 4 و یا 5 ورتکس می تواند به خوبی اثرات یک محیط گردابه ای با تعداد بیشتری از ورتکس ها را بر نرخ انتقال حرارت از یک ذره پیش بینی کند. به علاوه، نتایج نشان می دهد که برای تعداد 4 و یا بیشتر از ورتکس ها، عدد ناسلت در بازه ای محدود نسبت به مقادیر مربوط به عبور جریان بدون ورتکس از روی ذره تغییر می کند. به علاوه، افزایش در اندازه ورتکس ها منجر به نرخ انتقال حرارت بیشتر می شود.