تحلیل انتقال حرارت مرکب هدایتی و تابشی در محیطهای نیمه شفاف

انتقال حرارت مرکب هدایتی و تابشی شیوه اصلی انتقال انرژی در محیط های نیمه شفاف است و تحلیل آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از جمله کاربردهای این گونه مسائل می توان به بررسی مبدل های انرژی دما بالا، صنایع شیشه سازی، عایق های الیافی و پرمنفذ و سپرهای حرارتی وسایل فضایی اشاره نمود. در سال های اخیر روش شبکه بولتزمن که یک روش مزوسکوپیک است، به عنوان یک روش جایگزین دینامیک سیالات محاسباتی سنتی برای مسائل سیالاتی توسعه یافته است و کاربرد این روش برای مسائل انتقال حرارتی نیز در حال گسترش است. در این تحقیق برای حل معادله انرژی با حضور انتقال حرارت تابشی و انتقال حرارت هدایتی از روش شبکه بولتزمن استفاده شده است. در تحقیق حاضر معادله انرژی در محیط با ضریب انکسار متغیر مورد بررسی قرار گرفته است، جمله مربوط به انتقال حرارت تابشی برای معادله انرژی به شکل چشمه عمل می کند، که برای محاسبه این جمله باید معادله انتقال تابش حل شود. برای محاسبه اطلاعات تابشی لازم برای حل معادله انرژی از روش راستاهای مجزا که روشی بر اساس نمایش گسسته متغیرهای جهتی شدت تابش است استفاده شده است. روش راستاهای مجزا معادله انتقال تابش را به معادلات دیفرانسیل جزئی همزمان تبدیل می کند. در این تحقیق برای اولین بار از ترکیب روش شبکه بولتزمن و روش راستاهای مجزا برای تحلیل ترکیب انتقال حرارت تابشی و هدایتی در محیط با ضریب انکسار متغیر استفاده شده است. مقایسه نتایج حاصل از ترکیب روش شبکه بولتزمن و روش راستاهای مجزا با نتایج کارهای انجام شده گذشته که شامل روش هایی مثل حجم محدود، تفاضل محدود و المان محدود برای حل معادله انرژی و روش انتقال مجزا، روش حجم محدود و روش ردیابی پرتو برای محاسبه اطلاعات تابشی بودند، بخوبی کارایی ترکیب روش شبکه بولتزمن و روش راستاهای مجزا را برای حل معادله انرژی در محیط های نیمه شفاف مورد تأیید قرار دادند. نهایتاً اثر پارامترهای مختلف تابشی بر میدان دما، شار حرارتی تابشی، شار حرارتی هدایتی و شار حرارتی کل بررسی شده است.