تحلیل رفتار حرارتی سیالات کرایوژنیکی در نواحی نزدیک - بحرانی درون کانال‌های خنک‌کاری

در پژوهش حاضر، رفتار حرارتی متان و هیدروژن در رژیم گذر بحرانی در کانال‌های خنک‌کاری به صورت عددی تحلیل شده است. این سیالات با فشار فوق‌بحرانی و دمای زیربحرانی وارد مجرای خنک‌کاری شده و با گرفتن گرما از دیواره داغ با دمای فوق‌بحرانی از کانال خارج می‌شوند. حلگری (S‌o‌l‌v‌e‌r) با استفاده از توسعه‌ی برنامه‌نویسی شی‌گراء C++ در نرم‌افزار اپن‌فوم تدوین شده که مبتنی بر روش حجم محدود است. روابط خواص ترمودینامیکی و انتقال متناسب با شرایط سیال خنک‌کننده در رژیم گذربحرانی ارائه شده است. همچنین به دلیل اهمیت پدیده‌های نزدیک دیواره در کانال‌های خنک‌کننده، دقت الگوهای آشفتگی مختلف بررسی شده است. اعتبارسنجی مدل‌های به کار گرفته شده با استفاده از داده‌های تجربی هیدروژن در مجرایی دایروی انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که شروع و محدوده‌ی افت انتقال حرارت، با محدوده‌ی تغییرات شدید خواص انتقال و دمای دیواره مطابقت دارد. همچنین، اثر دبی جرمی و دمای دیواره بر رفتار حرارتی سیال (مانند افت انتقال حرارت و تغییر حالت سیال) نشان داده شده است.