حل عددی انتقال حرارت جابجایی طبیعی ترکیبی بین دو استوانه غیر هم مرکز

در این تحقیق حل عددی انتقال حرارت جابجایی طبیعی بین دو استوانه غیر هم مرکز دماثابت، مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور معادلات مومنتوم وانرژی به شیوه ی حجم محدود و در مختصات بایپولار گسسته شده و سپس با الگوریتم simpler حل گردیده اند. نتایج عددی برای گراشف بین 100 و 100000 و نسبت های شعاعی 5 , 2.6 , 1.5 و خارج از مرکزیت های مختلف عمودی، افقی و مایل بدست آمده است. از تحلیل نتایج مشاهده گردید که هریک از این سه پارامتر بر میزان انتقال حرارت جابجایی بین دو استوانه ی غیر هم مرکز تاثیر می گذارند. با افزایش عددگراشف، انتقال حرارت جابجایی طبیعی افزایش می یابد و بیشترین انتقال حرارت جابجایی در خارج از مرکزیت منفی عمودی یعنی هنگامی که استوانه داخلی به سمت پایین استوانه خارجی جابجا شده است اتفاق می افتد. همچنین ملاحظه شد که در عدم مرکزیت عمودی منفی، با افزایش نسبت شعاعی، انتقال حرارت نیز افزایش می یابد ولی در عدم مرکزیت مثبت، این افزایش انتقال حرارت، چندان قابل محسوس نیست. در ادامه ی این تحقیق، انتقال حرارت جابجایی- هدایت بین دو استوانه غیر هم مرکز که جداره ی استوانه ی داخلی آن، ضخامت داشته باشد، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در جداره ی جامد استوانه ی داخلی، معادله ی انرژی در مختصات استوانه ای و در سیال بین دو استوانه، معادله ی انرژی در مختصات بایپولار و به فرم حجم کنترل گسسته و حل گردیدند. برای ارتباط این دو معادله با یکدیگر، از شرط پیوستگی دما و بقای شار حرارتی در مرز جامد و سیال استفاده گردید. از آنجا که تاکنون تحقیق جامعی درباره ی انتقال حرارت جابجایی- هدایت بین دو استوانه ی غیر هم مرکز همدما، انجام نشده است، در نتیجه به منظور اعتبارسنجی نتایج این قسمت از تحقیق، از این نکته استفاده شد که برای نسبت هدایت حرارتی در جامد به سیال ( kr ) خیلی بزرگ (که مقاومت حرارتی جداره تقریبا صفر می شود) نتایج بدست آمده، باید با نتایج حالتی که استوانه داخلی بدون ضخامت باشد، یکسان گردد. به این منظور از kr=105 برای سنجش درستی نتایج استفاده شد و مشاهده گردید که در این kr، نتایج حالتِ با ضخامت و بی ضخامت کاملا برهم منطبق اند. پس از اعتبارسنجی این قسمت، به بررسی تاثیر گراشف بر میدان جریان و دما، همچنین تاثیر خارج از مرکزیت، ضخامت استوانه داخلی و نسبت ضریب هدایت جامد به سیال(kr = ks/kf) در kr= 1 , 50 , 5000 و ضخامت 0.1 و 0.25 پرداخته شد. مشاهده گردید که در kr= 1، افزایش ضخامت، تاثیر قابل ملاحظه ای بر توزیع دما در جداره و سیال بین دو استوانه می گذارد ولی در سایر kr ها این تاثیر، چندان قابل ملاحظه نیست.