بررسی عددی انتقال حرارت جابجایی در اطراف پره های ضخیم موازی روی یک سطح

در این پژوهش جریان سه بعدی آرام سیال غیرقابل تراکم همراه با انتقال حرارت در اطراف صفحات ضخیم با طول محدود مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه مورد بررسی شامل بلوکهای یا پره های ضخیم موازی با مقطع مربع مستطیل با ابعاد محدود می باشد که میتواند در معرض جریان آرام هوا قرار گیرد. اینگونه بلوکها مانند پره ضخیم روی مبدلهای حرارتی، وجود بوردهای الکترونیکی و یا ساختمانهای موازی هستند که از جهت جریان و انتقال حرارت مورد توجه خواهند بود. معادلات حاکم شامل معادلات بقا جرم، ممنتم و انرژی در حالت دائمی بوده و سیال با خواص ثابت در نظر گرفته شده است. روش مجزاسازی معادلات بقا ممنتم و انرژی روش س‏‎second order upwind‎‏ و الگوریتم حل معادلات ‏‎simplc‎‏ می باشد. معادلات حاکم به کمک نرم افزار ‏‎fluent‎‏ که یک نرم افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی می باشد حل شده است. مطالعات انجام شده در محدوده نسبت منظری بین 5 الی 8 و نسبت مسدودیت بین 8% الی 20% و نسبت ارتفاع بین 20% الی 33% قرار دارند. نتایج محاسبات نشان می دهد که در جریان آرام برای اعداد رینولدز بزرگتر از 100 یک ناحیه حباب چرخشی در بالا و ابتدای صفحه عمودی پره ایجاد می شود که با افزایش عدد رینولدز این ناحیه به سمت پایین و پایین دست حرکت می کند. مکان چسبیدن مجدد سیال به سطح بستگی شدیدی به عدد رینولدز، نسبت مسدودیت و نسبت ارتفاع دارد. بطوریکه با افزایش نسبت مسدودیت و ارتفاع طول ناحیه بازگشتی کاهش می یابد. نسبت منظری تاثیر زیادی بر روی مکان ناحیه بازگشتی ندارد. همچنین منحنی های خطوط فشار ثابت نشانگر وجود تغییرات شدید فشار در گوشه تیز صفحه و یک ناحیه فشار ثابت بر روی صفحه عمودی پره در ناحیه چرخشی می باشد. همچنین بدلیل وجود ناحیه جدایی تغییرات ضریب اصطکاک تفاوت محسوسی با حالت صفحه نازک دارد، بطوریکه در نزدیکی ناحیه تماس مجدد سیال به سطح ضریب اصطکاک سطحی نزدیک صفر می رسد. همچنین مقدار میانگین ضریب اصطکاک سطحی بر روی پره بستگی به نسبتهای منظری، مسدویت و ارتفاع دارد. همچنین برای حالت پره های ضخیم با شار حرارتی ثابت، توزیع عدد نوسلت در رینولدزهای مختلف با تغییرات نسبتهای منظری، مسدودیت و ارتفاع ارائه شده است. تغییرات میانگین عدد نوسلت بر روی پره نشاندهنده افزایش آن با عدد رینولدز و نسبت مسدودیت می باشد. در صورتیکه با افزایش نسبت ارتفاع تا عدد رینولدز حدود 180 میانگین عدد نوسلت کاهش و از رینولدز بالاتر از 180 با افزایش نسبت ارتفاع میانگین عدد نوسلت افزایش می یابد. افزایش نسبت منظری تا حدود رینولدز 220 موجب کاهش میانگین عدد نوسلت و برای محدوده بیشتر عدد رینولدز موجب افزایش اعدد نوسلت می شود.