شبیه سازی عددی جریان آشفته در محیط متخلخل و بررسی پارامترهای موثر بر روی آن

جریان آشفته در یک محیط متخلخل یکی از موضوعات مهم در مطالعات زیست محیطی و مهندسی است. در چند دهه ی گذشته، مدل های متفاوتی توسط پژوهشگران برای تحلیل جریان آشفته در محیط متخلخل ارائه شده است. در کار حاضر از روش حجم کنترل و مدل آشفته k- ? برای شبیه سازی جریان آشفته در یک دامنه هیبریدی (کانال) شامل یک محیط متخلخل همگن و یک ناحیه جریان شفاف استفاده شده است. ماتریس محیط متخلخل از میله های با سطح مقطع دایروی با توزیع مکانی متناوب تشکیل می شود. از نرم افزار تجاری فلونت و از روش میکروسکوبی برای شبیه سازی مسأله مورد نظر استفاده می شود. برای گسسته سازی جملات جابه جایی از روش بالادست مرتبه دوم و از الگوریتم سیمپل برای کوپل کردن سرعت و فشار استفاده شده است. در این پژوهش، به بررسی تغییرات سرعت، فشار و انرژی جنبشی آشفته و تأثیر ماتریس محیط متخلخل روی این متغیرها در محیط متخلخل پرداخته می شود. تحلیل جریان در بستر متخلخل، نشان دهنده-ی تطابق قابل قبول بین نتایج آزمایشگاهی موجود و نتایج عددی حاضر می باشد. مقایسه بین محیط متخلخل با میله های دارای سطح مقطع مربعی و میله های دارای سطح مقطع دایروی نشان دهنده مزیت نوع مربعی بر نوع دایروی از نقطه نظر افزایش انرژی جنبشی توربولانس و در نتیجه عملکرد حرارتی بهتر در خنک سازی می باشد.