4719

06 - 430 مكانيك

بررسي ميدان جريان ، انتقال حرارت و نرخ توليد آنتروپي در جت برخوردي نوساني

كارشناسي

مكانيك

1392

سيد مصطفي حسينعلي پور

بهنام بزرگمهر

جت برخوردي، جريان سيالي است كه به منظور سرمايش و يا گرمايش بر روي يك سطح به صورت عمود و يا با زاويه خاص برخورد مي‌كند. جت‌هاي برخوردي نوساني مي‌توانند بر روي فرآيندهاي انتقال بسيار تأثيرگذار باشند. مطالعات زيادي بر روي انتقال حرارت جت برخوردي نوساني انجام شده است و نتايج بسيار مختلفي و گاهاً متناقضي گزارش شده است. در اين مطالعه ميدان دما، جريان جت برخوردي نوساني به صورت عددي و توسط روش حجم محدود شبيه‌سازي شده است، سپس نرخ انتقال حرارت از ديواره و نرخ توليد آنتروپي محاسبه شده است.براي نوساني كردن جريان، پروفيل سرعت جت ورودي به صورت سينوسي و وابسته به زمان تغيير مي‌كند. تأثير پارامترهاي تابع تحريك ورودي و هندسه‌هاي مختلف بر روي مشخصه‌هاي جرياني، نرخ انتقال حرارت از ديواره و نرخ توليد آنتروپي بررسي شده است. در اين تحقيق براي اولين بار دو پارامتر ميانگين زماني و مكاني عدد ناسلت و توليد آنتروپي كلي مطالعه و نتايج حاصل با حالت پايا مقايسه شده است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه نوساني كردن جت ورودي تأثيرات مختلفي در نواحي مختلف جريان مي‌گذارد. به صورتي كه جت نوساني باعث بهبود عملكرد خنك‌كاري در ناحيه جت ديواره و كاهش حرارت در ناحيه سكون مي‌شود. نكته بسيار جذاب اين است كه با افزايش فاصله جت از ديواره تأثير نوساني نمودن جريان بسيار ناچيز مي‌شود و گاهاً تأثيرات بدي بر روي انتقال حرارت در مقايسه با حالت پايا مي‌گذارد. به طور كلي مي‌توان نتيجه گرفت كه با افزايش دامنه و فركانس تحريك و كاهش فاصله جت از ديواره عملكرد خنك‌كاري در جت برخوردي نوساني بهبود مي‌يابد. در بحث توليد آنتروپي، نتايج نشان مي‌دهند كه توليد آنتروپي حرارتي و استهلاكي با افزايش نسبت منظر كاهش مي‌يابند و بيش‌ترين مقدار اين دو پارامتر در نسبت منظر 1 اتفاق مي‌افتد. نرخ توليد آنتروپي در دو فاز ابتدايي هر پريود نوسان بيش‌تر از حالت دائم است اما در دو فاز انتهايي پريود، از مقدار حالت دائم كم‌تر مي‌شود. همچنين نرخ توليد آنتروپي حرارتي و استهلاكي با افزايش فركانس و دامنه نوسان افزايش مي‌يابد و در دامنه‌هاي نوسان بالاتر، تأثير افزايش فركانس بيش‌تر مي‌شود.

جت برخوردي , عدد ناسلت , نرخ توليد آنتروپي