مطالعه ی عددی انتقال حرارت اجباری از پره های مشبک با استفاده از مدل تلاطم les

سطوح گسترش یافته (پره ) به طور گسترده در مبدل گرمائی دستگاه ها به منظور افزایش انتقال حرارت بین سطح اصلی و محیط اطراف مورد استفاده قرار می گیرد. انواع متفاوتی از پره مبدل های گرمائی از هندسه های خیلی ساده مانند مستطیلی، استوانه ای، حلقوی، نوک تیز یا پره های پینی تا ترکیب حالت های مختلف در مقالات متعددی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. به طور کلی مشاهده شده است که مدل های توربولانسی استانداردی که در اکثر کدها استفاده می شود (مانند مدل هائی بر پایه لزجت گردابه ای مانند k-? یا مدل های مختلف تنش مرتبه دوم) در خیلی از قسمت ها مخصوصا برای جریان اطراف موانع پخ دار مانند پره نا کافی می باشد. پیش بینی دمای موضعی و انتقال حرارت اجسام پخ که بر روی یک دیواره قرار دارند در جریان های توربولانسی هنوز یک چالش خیلی مهم در بهینه سازی عملکرد گرمائی پره ها می باشد. در این پژوهش یک مطالعه عددی بر روی جریان و انتقال حرارت اطراف آرایه ای از پره های مشبک انجام شده است و نتایج بدست آمده با یک پره ساده بدون سوراخ و با یک سطح صاف بدون پره در یک شرایط کارکردی مشابه مقایسه شده است. هندسه مدلسازی شده شامل یک پره با کانال های کوچک (با سطح مقطع دایره ای) در راستای طولی پره که تعدا آن ها از یک تا سه تغییر می کند می باشد. به منظور پیش بینی هرچه دقیق تر جریان توربولانسی در مسئله مورد نظر از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ (les) با یک مدل زیر شبکه ای مناسب استفاده شده است. معادلات دیفرانسیلی کوپل برای فاز های جامد و گاز با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم simple حل شده است. مشخصه های جریان و انتقال حرارت برای پره مشبک با تعداد سوراخ های 1، 2 و 3 در عدد رینولدز 3×104 با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ نشان داده شده است و برای پره مشبک با سه عدد سوراخ در حالت های مختلف سایز قطر در اعداد رینولدز بین 2×104 تا 4×104 با استفاده از مدل توربولانسی k-? rng نمایش داده شده است. متغییر های جریان در ورودی یکنواخت و شرط مرزی کاملا توسعه یافته خیلی پایین دست جریان در نظر گرفته شده است، همچنین شرایط مرزی برای اطراف و بالای محیط متقارن در نظر گرفته شده است. دمای جریان آزاد 25c° و دمای پایه پره به طور ثابت 70c° و بقیه سطوح به عنوان دیواره های جامد با شرط عدم لغزش در نظر گرفته شده است. عملکرد های حرارتی و راندمان پره ها مانند ضریب اصطکاک پره مشبک و ساده اندازه گیری و با یکدیگر مقایسه شده است. عملکرد بالای پره مشبک در نتایج مشاهده شده است و راندمان پره ها با افزایش تعداد سوراخ ها افزایش می یابد، همچنین کاهش وزن پره ها و اشغال حجم کمتر یکی دیگر از مشخصه های این ساختار جدید پره ها می باشد.