تحلیل عددی جریان سیال و انتقال حرارت داخل کانال با تیغه های متخلخل

در تحقیق حاضر، تحلیل عددی جریان و انتقال حرارت در ناحیه ی ورودی و توسعه یافته تناوبی یک کانال با تیغه های متخلخل که با آرایش تناوبی روی دیواره های کانال قرار گرفته اند، مورد بررسی قرار می گیرد. برای حل میدان جریان در ناحیه متخلخل از مدل دارسی- فورچهیمر- برینکمن و از معادله ی ناویر- استوکس به منظور حل میدان جریان آزاد استفاده شده است و همچنین جهت محاسبه ی توزیع دما، شرط تعادل حرارتی در معادله ی انرژی در نظر گرفته می شود. به منظور گسسته سازی معادلات حاکم، از روش حجم محدود استفاده شده و میدان فشار و سرعت با استفاده از الگوریتم سیمپل حل می شوند. تأثیر پارامترهایی از قبیل ارتفاع تیغه، فاصله ی بین دو تیغه، عدد رینولدز و نسبت ضریب هدایت حرارتی تیغه ی متخلخل به ضریب هدایت سیال، بر میدان جریان و نرخ انتقال حرارت در دو مقدار از نفوذ پذیری (عدد دارسی) تیغه ی متخلخل مورد بررسی واقع شده است. نتایج حاکی از آن است که ضریب انتقال حرارت محلی به طور قابل توجهی به تشکیل و تغییرات ناحیه ی چرخشی ایجاد شده در پشت تیغه ها وابسته است. به طوری که در جاهایی که استفاده از تیغه های متخلخل منجر به ایجاد ناحیه ی چرخشی در میدان جریان شود، مقدار عدد ناسلت در ناحیه ی ورودی کمتر از عدد ناسلت در ناحیه ی توسعه یافته می شود. همچنین با محاسبه ی عدد ناسلت و ضریب اصطکاک متوسط در طول کانال، در جریان سیال هایی با عدد پرانتل مختلف، نشان داده شده است که در سیالات با عدد پرانتل بالا، عملکرد سیستم از نقطه نظر نرخ انتقال حرارت و افت فشار به میزان قابل توجهی بهبود می یابد.