شبیه سازی عددی جوشش استخری مادون سرد و بررسی اثر پارامترهای هندسی و ترمودینامیکی روی شار حرارتی بحرانی

مطالعات گذشته در زمینه ی پدیده جوشش در رژیم های مختلف، متمرکز بر روش های تحلیلی و تجربی بوده است. به علت وجود مولفه های غیرخطی حاکم بر جریان، حلی جامع به صورت تحلیلی تاکنون امکان پذیر نبوده است. در این مطالعه به بررسی عددی ویژگی های انتقال حرارت در جوشش اشباع استخری و بحث روی مکانیزم رژیم های مختلف آن و بکارگیری یک مدل عددی مناسب برای شبیه سازی پدیده جوشش اشباع استخری پرداخته شده است. انتقال حرارت در رژیم های هسته ای و انتقالی در بحث جوشش استخری با هدف پیش بینی شار گرمای بحرانی به عنوان مهمترین نقطه ی منحنی جوشش و به دلیل اهمیت ایمنی و بهره وری تجهیزات حرارتی، به صورت عددی مدلسازی شده است. در این راستا براساس آزمایش نوکویاما، هندسه تحت بررسی مجرای مستطیل شکلی انتخاب شده است که قسمت بالای آن در تماس با اتمسفر، از اطراف ایزوله و در قسمت پایین تحت شرایط دما ثابت قرار گرفته است و سیال اولیه ساکن و دوبعدی فرض شده است. در این تحقیق شبیه سازی عددی براساس مدل دوفازی اویلرین، روش حجم محدود و مدل اغتشاشی کی- اپسیلون برای پیش بینی منحنی جوشش آب اشباع ساکن در ارتباط با اتمسفر صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد روش عددی بکار گرفته شده به خوبی قادر به شبیه سازی مکانیزم و انتقال حرارت جوشش استخری است. نتایج نشان داد مادون سرد شدن سیال و افزایش فشار، باعث بهبود انتقال حرارت در جوشش استخری می شود. نتایج عددی به دست آمده تطابق بسیار خوبی در مقایسه با نتایج داده های آزمایشگاهی و روابط تجربی با خطایی کمتر از چهار درصد نشان می دهد.