مطالعه عددی جریان و انتقال حرارت ترکیبی آزاد و اجباری در فضای متخلخل بین دو سیلندر چرخان با استفاده از مدل بریکمان-فرکهایمر و بررسی آثار هیدرومغناطیس

به تازگی ، مطالعه ی جریان وانتقال حرارت سیال نیوتنی درون فضای حلقوی شکل بین دو سیلندر توسط محققین فراوانی مورد بررسی قرار گرفته است که دلیل آنرا می توان کاربرد های وسیع آن در مسائلی از قبیل مبدل های حرارتی ، سیستم های خنک کننده وسایل الکتریکی ، جمع کننده های خورشیدی ، خنک سازی روتور توربین و خنک سازی بیرینگ های گازی سرعت بالا دانست. در این رساله ، جریان وانتقال حرارت در یک محفظه ی متخلخل بین دو سیلندرهم مرکز در حالت افقی و با طول بی نهایت اشباع شده از سیال به صورت عددی و با استفاده از مدل غیر دارسی مورد مطالعه قرار گرفته است. در بیشتر مطالعات انجام شده از مدل دارسی به سادگی حل برای مدل سازی انتقال ممنتوم در محیط متخلخل استفاده می گردد، در حالی که این مدل تنها برای حالت هایی که میزان نفوذپذیری محیط متخلخل بسیار پایین و یا سرعت جریان سیال در محیط کوچک باشد، معتبر می باشد. در این پژوهش برای مدل سازی انتقال ممنتوم در محیط متخلخل از مدل برینکمان - فرکهایمر بهره گرفته شده است. همچنین خواص سیال غیر از چگالی که در نیروی شناوری ظاهر می شودو از تقریب بوزینسک محاسبه می گردد، در حوزه ی حل به صورت ثابت در نظر گرفته شده اند. معادلات حاکم بر مسئله متشکل از معادلات پیوستگی ، ممنتوم و انرژی به همراه شرایط مرزی مربوطه پس از بی بعد سازی بااستفاده از پارامترهای بدون بعد مناسب، به روش حجم محدود گسسته شده و سپس دستگاه معادلات وابسته گسسته شده به کمک الگوریتم سیمپل و روش ماتریس سه قطری به صورت عدد حل شده است. به علاوه، اثر حضور میدان مغناطیسی خارجی در راستای شعاع در حالاتی که سیال رسانای جریان الکتریسیته باشد، نیز بر روی مشخصات جریان و انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده برای محدوده ی وسیعی از اعداد بدون بعد حاکم از جمله عدد دارسی، عدد رایلی، عدد پرانتل، عدد اکرت، عدد هارتمن و نیز پارامتر هندسی ?_0 (نسبت قطر سیلندر داخلی به پهنای شکاف) بر حسب عدد ناسلت موضعی و متوسط، خطوط جریان ودما ثابت نمایش داده شده اند.