تحلیل تجربی میدان جریان و انتقال حرارت در یک کانال مسطح تحت تاثیر مولد گردابه سوراخ‌دار

انتقال حرارت و عملکرد هیدرودینامیکی برای جریان در داخل کانال مستطیلی در حضور مولد گردابه به صورت تجربی با استفاده از شکل‌های مختلف مولد گردابه مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا تجهیزات آزمایشگاهی دقیق و مطمئن به منظور ایجاد شرایط مرزی شار حرارتی ثابت طراحی و ساخته شده است. به ‌منظور بررسی تاثیر شکل مولد گردابه طولی، از سه نوع جفت مولد گردابه مستطیلی، ذوزنقه‌ای و مثلثی در شرایط سوراخ‌دار و بدون سوراخ استفاده شده و تاثیر آنها بر مشخصات جریان سیال و انتقال حرارت در زوایای حمله مختلف 15، 30، 45 و 60 درجه با ضخامت ناچیز مورد مطالعه قرار گرفته است. جریان سیال در محدوده آشفته بوده و عدد رینولدز بر پایه قطر هیدرودینامیکی در بازه 4000 تا 27000 می‌باشد. همچنین جریان در حالت آرایش قرارگیری مولد گردابه به صورت پایین‌جریان مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا عدد ناسلت متوسط حاصل از نتایج تجربی حاضر با رابطه تجربی دیتوس- بولتر برای یک کانال تخت مقایسه شده که اختلاف عدد ناسلت متوسط بین نتایج حاضر و رابطه تجربی کمتر از 4 درصد می‌باشد. سپس اثرات تعداد سوراخ با استفاده از پارامترهای بی‌بعد نسبت ضریب اصطکاک (f/f0)، نسبت عدد ناسلت (Nu/Nu0) و عملکرد کلی ((Nu/Nu0)/ (f/f0)) مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج تجربی نشان می‌دهد که استفاده از مولد گردابه طولی باعث افزایش انتقال حرارت و افت فشار می‌شود. بر طبق نتایج تجربی جفت بالچه مولد گردابه مستطیلی بدون سوراخ بیشترین نسبت ضریب اصطکاک را دارد و با افزایش زاویه حمله به دلیل ایجاد مساحت بیشینه در برابر جریان سیال این نسبت افزایش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که با ایجاد سوراخ در جفت بالچه‌های مولد‌ گردابه مستطیلی، ذوزنقه‌ای و مثلثی ضریب اصطکاک کاهش و انتقال حرارت و ضریب عملکرد کلی افزایش یافته است. اما در حالت بکارگیری مولد گردابه ذوزنقه‌ای با دو سوراخ، انتقال حرارت کمی بیشتر نسبت به حالت مولد گردابه سه سوراخ افزایش یافته است.