14286

14286

تحليل ميدان جريان و انتقال گرماي جت مصنوعي در حضور جريان عرضي همراه بامدل‌سازي محرك نوساني

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي - علوم حرارتي

اسفندماه 1393

اسفندماه 1393

دكتر فرزاد بازديدي طهراني

مكانيك

چكيده جت¬ مصنوعي ابزار جديدي براي كاربردهاي متنوع صنعتي به شمار مي¬آيد كه به دليل اندازه¬ي كوچك و نياز نداشتن به منبع سيال خارجي مورد توجه محققان قرار گرفته است. جت مصنوعي از يك محرك، محفظه و اوريفيس تشكيل شده است. به منظور فهم بهتر از رفتار مكانيزم جريان جت مصنوعي و برهمكنش آن با محيط خارجي (محيط ساكن و يا در محيط جريان عرضي) مطالعات گسترده¬اي به صورت آزمايشگاهي و عددي صورت گرفته است. هدف از پژوهش حاضر تحليل ميدان جريان و انتقال گرماي جت مصنوعي در حضور جريان عرضي همراه با محرك نوساني است. براي اين منظور شبيه¬سازي جت مصنوعي در چهار بخش، جت مصنوعي در محيط ساكن، جت مصنوعي برخوردي، جت مصنوعي درحضور جريان عرضي و جت مصنوعي برخوردي در حضور جريان عرضي انجام شده است.در بخش اول،مطالعه¬يجت مصنوعي به منظور شبيه¬سازي محرك نوساني (به شكل حركت به صورت پيستوني و ديافراگمي) در محيط ساكن مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان داده است كه اختلاف ناچيزي ميان دو شرط مرزي در روي محرك نوساني وجود دارد كه مي¬توانند به جاي يكديگر بكار روند. همچنين، مطالعه شكل طراحي جت مصنوعي (جت مصنوعي محدود و غير محدود) و تأثير آن بر روي ساختارهاي گردابه¬اي در محيط ساكن انجام شد. نتايج نشان¬گر آن است كه ساختارهاي متفاوتي براي جت مصنوعي محدود و غير محدود تشكيل مي¬شود.در قسمت دوم، تاثير جت مصنوعي برخوردي بر روي انتقال حرارت جابه¬جايي در يك صفحه¬ي دما ثابت به صورت عددي مورد بررسي واقع شده است. نتايج با داده¬هاي آزمايشگاهي ارزيابي شده¬اند و نشان داده است كه مدل آشفتگي عملكرد بهتري را نسبت به دو مدل و در پيش-بيني انتقال حرارت دارد. همچنين تاثير عدد رينولدز ( )، فاصله برخوردي ( ) و طول كورس بي¬بعد ( ) بر روي ميدان جريان و انتقال گرما بررسي شده است. عدد ناسلت متوسط زماني با زياد شدن عدد رينولدز افزايش مي¬يابد. همچنين، افزايش فاصله برخوردي منجر به افزايش انتقال حرارت جابه¬جايي مي-شود. علاوه بر اين، نتايج حاصله نشان دهنده ارتباط تواني ناسلت سكون برحسب عدد رينولدز، فاصله برخوردي و طول كورس بي¬بعد است.در ادامه به مطالعه جت مصنوعي صادر شده در جريان عرضي به صورت عددي توسط مدل¬هاي آشفتگي رينولدز بالا ، و پرداخته شده است. نتايج نشان¬گر آن است كه مدل آشفتگي قادر به پيش¬بيني ساختار گردابه¬ي توليد شده در ميدان جريان مي¬باشد اين در حالي است كه مدل قادر به پيش¬بيني دقيقي از گردابه توليد شده در جريان نيست. نهايتاً، انتقال حرارت تركيبي تحت شرايط جت مصنوعي رانده شده به وسيله¬ي محرك نوساني در جريان عرضي، به صورت عددي مورد بررسي قرار گرفته است. از مقايسه نتايج بدست آمده با داده¬هاي آزمايشگاهي مربوط به ضريب انتقال حرارت جابه-جايي متوسط زماني مي¬توان دريافت كه مدل آشفتگي پيش¬بيني مناسب¬تري نسبت به مدل دارد. همچنين، نتايج حاكي از آن است كه ضريب انتقال حرارت جابه-جايي متوسط تحت شرايط حضور جريان عرضي و جت مصنوعي افزايش قابل توجهي مي¬يابد. علاوه بر اين،تاثير سه فركانس 50،24 و 75 هرتز بر انتقال حرارت جابه¬جايي مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج نشان داده است كه بيشترين ضريب انتقال حرارت جابه¬جايي در فركانس 24 هرتز اتفاق مي¬افتد. واژه‌هاي كليدي: جت مصنوعي، جت مصنوعي برخوردي، جريان عرضي، محيط ساكن، مدل آشفتگي.