شبیه سازی عددی تاثیر اعمال شرایط واقعی فشار محیطی در خروجی گرم بر جدایش انر‍ژی در ورتکس تیوب

در این مطالعه عددی به مقایسه جامع میان دو نوع شرایط مرزی مختلف شامل اعمال فشار معین در خروجی و اعمال شرایط مرزی محیطی پرداخته شده است.سپس در این مطالعه عددی به بررسی جدایش انرژی در ورتکس تیوب تحت بکارگیری گازهای مختلف پرداخته شده است.گازهای بکارگرفته شده در این مطالعه عبارتند از هوا، دی اکسید کربن، دی اکسید نیتروژن، اکسیژن و نیتروژن.عملکرد سرمایشی و گرمایشی ورتکس تیوب برای گازهای ذکرشده مورد تحلیل قرار گرفته است و جزئیات توسط نمودارهای مختلف توصیف شده است.ورتکس چمبر یکی از اجزای مهم ورتکس تیوب است که گاز مستقیما توسط نازل ها به صورت مماسی به این جزء تزریق می شود.یک طراحی مناسب برای ورتکس چمبر منجر به بالا بردن عملکرد ورتکس تیوب می شود.مدل دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی تراکم پذیر بر اساس یک مدل آزمایشگاهی طراحی شده و بااستفاده از مدل توربولانس k-? در حالت پایدار حل شده است.در این مطالعه پارامترهای بررسی شده متمرکز است بر برخی ویژگی های هندسی ورتکس تیوب شامل شعاع ورتکس چمبر و شعاع گرد شده داخل ورتکس چمبر.تاثیر تغییرات هرکدام ازین پارامترها بر خصوصیات ترموفیزیکی جریان مورد بررسی قرار گرفته است.نتایج عددی ارائه شده نشان می دهد که برای هرکدام از این دو پارامتر هندسی یک مقدار بهینه برای بدست آوردن ماکزیمم ظرفیت سرمایشی ورتکس تیوب وجود دارد.محدوده تغییرات شعاع ورتکس چمبر از 7/5 میلیمتر یا 13 میلیمتر در نظر گرفته شده و این تغییرات تحت نسبت طول به قطر 298/9 انجام شده و نهایتا شعاع بهینه تعیین شده است.علاوه بر این اثر تغییرات شعاع گرد شده بر عملکرد ورتکس تیوب در محدوده 0 تا 4 میلیمتر در نظر گرفته شده است.پس ازین دو مرحله بهینه سازی بیشینه اختلاف دمای خروجی سرد با دمای گاز ورودی، 26/47 کلوین برای شعاع گرد شده 5/1 میلیمتر و شعاع ورتکس چمبر 11 میلیمتر در نسبت جرمی خروجی سرد 3/0 بدست آمده که حدود %5/7 بهتر از حالت پایه است.