8324

به كارگيري نرم افزار منبع باز پالابوس براي شبيه سازي فرآيند ذوب-انجماد در محيط متخلخل به روش شبكه ي بولتزمان

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1401

مجيد سياوشي

1401/12/17

مكانيك

Enthalpy based lattice Boltzmann simulation of melting/solidification with PALABOS

پارافين به عنوان ماده تغيير فاز دهنده (PCM) پتانسيل زيادي براي استفاده در بسياري از كاربردهاي مرتبط با انرژي، مانند ذخيره سازي انرژي حرارتي و مديريت حرارتي، به دليل دماي تغيير فاز مناسب و گرماي نهان زياد دارد. ذوب پارافين به طور گسترده در زمينه‌هاي ذخيره انرژي مواد تغيير فاز دهنده، جمع‌آوري، حمل و نقل و حذف پارافين از خط لوله و غيره استفاده مي‌شود. ويژگي هاي انتقال حرارت در حين تغيير فاز پارافين نقش بسيار مهمي در تعيين عملكرد حرارتي سيالي سيستم ها دارد. با اين حال، مشكل هدايت حرارتي كم PCM، كاربرد آن را مختل مي كند. تجزيه و تحليل مكانيزم تغيير فاز و عوامل موثر بر ذوب پارافين عميقاً اهميت راهنماي مهمي براي بهبود ظرفيت ذخيره سازي گرما با تغيير ساختار دستگاه ذخيره سازي مواد تغيير فاز دهنده و اطمينان از حمل و نقل ايمن نفت خام در خط لوله دارد. يك مدل شبكه بولتزمن بر اساس روش آنتالپي براي شبيه سازي ميدان دما و ميدان جريان ذوب پارافين در اين گزارش ايجاد شده است. از PCM هاي مركب كه دما را براي ذخيره انرژي حرارتي تنظيم مي كنند، فوم فلزي به دليل رسانايي بالا كانديداي خوبي براي بهبود هدايت حرارتي است. هدف اين پروژه توصيف رفتار PCM هاي مركب از طريق رويكرد عددي است. اين رويكرد همرفت طبيعي PCM ها و ويژگي تخلخل فوم هاي فلزي نظر مي گيرد. اين مدل از روش بولتزمن شبكه دو بعدي بر اساس روش آنتالپي استفاده مي كند و اعداد مشخص شده بر فرآيند انتقال حرارت در ساختارهاي متخلخل مورد بررسي قرار گرفته است. در روش تجربي، پارافين به عنوان ماده تغيير فاز دهنده (PCM) و از فوم مسي براي افزايش انتقال حرارت استفاده مي شود. ميدان دما و تكامل ذوب PCMدر مقياس منافذ به ترتيب با استفاده از دوربين مادون قرمز مورد مطالعه قرار مي گيرند. نتايج تجربي نشان مي دهد كه فوم فلزي قادر به بهبود انتقال حرارت تغيير فاز جامد- مايع است. براي صحت سنجي به كمك نرم افزار منبع باز پالابوس شبيه سازي فرآيند ذوب-انجماد در محيط متخلخل به روش شبكه ي بولتزمان صورت گرفته است. نتايج عددي و تجربي تطابق خوبي را نشان مي‌دهند.

مواد تغيير فاز دهنده , پالابوس , فوم فلزي , تخلخل , پارافين