32993

تحليل ميدان جريان و انتقال حرارت جت مصنوعي برخوردي در محيط ساكن و در حضور جريان عرضي توسط مدل پيوندي ELES

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك - تبديل انرژي

1400

1403/07/07

فرزاد بازديدي طهراني

ندارم

مكانيك

جت‌هاي مصنوعي به گروهي از جت‌هاي نوساني اطلاق مي‌شود كه در آن‌ها دبي خروجي متوسط در طول يك سيكل صفر است. به دليل اين ويژگي، اين نوع جت‌ها نيازي به منبع تأمين سيال پيوسته ندارند. جت‌هاي مصنوعي به علت ابعاد كوچك خود، توجه پژوهشگران را به خود جلب كرده‌اند. در ابتدا، تحقيقات تجربي متعددي بر روي تشكيل و خصوصيات جريان جت‌هاي مصنوعي انجام شده است. با پيشرفت تكنولوژي محاسباتي، تحليل‌هاي عددي در مورد جريان اين جت‌ها امكان‌پذير شده و اين تحليل‌ها به تشخيص دقيق‌تر خواص جرياني آن‌ها كمك كرده است. مدل گردابه‌هاي بزرگ جاسازي شده (ELES) يك رهيافت بينابيني منطقه‌اي است كه براي تركيب دقت رهيافت LES در حل ناحيه نزديك به ساختار مورد بررسي و از سرعت بالاي رهيافت RANS براي حل در ناحيه‌هاي دورتر طراحي شده است. جت مصنوعي برخوردي دسته‌اي از جت‌هاي مصنوعي است كه مي‌تواند براي خنك‌كاري سطوح استفاده مي‌شود. هدف از پايان‌نامه حاضر تحليل عددي جت مصنوعي برخوردي در محيط ساكن، و همچنين در حضور جريان ثانويه (عرضي) با استفاده از مدل پيوندي ELES بوده است. در ابتدا پس از انجام اعتبارسنجي نتايج به‌دست‌آمده كارايي مدل ELES در پيش‌بيني انتقال حرارت جت برخوردي در محيط ساكن مورد تحليل قرار گرفته است. نتايج حاكي از آن است كه خطاي اين رهيافت در نقاط نزديك به نقطه مركزي 3 درصد و در نقاط دور از نقطه مركزي به 50 درصد مي‌رسد. اثر فركانس نوسان بر روي ميزان انتقال حرارت جت مصنوعي در محيط ساكن مورد تحليل قرار گرفته است كه نشان مي‌دهد با افزايش فركانس در محدوده مورد بررسي ميزان انتقال حرارت افزايش پيدا مي‌كند. در ادامه تحليل‌ها، نتايج تحليل عددي براي جت مصنوعي برخوردي در محيط عرضي مطالعه شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه خطا در نقطه مركزي براي فركانس‌هاي مختلف 10-3 درصد، و در نقاط دور از نقطه مركزي خطاي حل 62-30 درصد است. نتايج نشان ‌مي‌دهند كه با افزايش فركانس ميزان انتقال حرارت در حضور جريان عرضي به مانند محيط ساكن افزايش مي‌يابد.

1403/11/15

Flow field and heat transfer analysis of impinging synthetic jet in static environment and in the cross flow by ELES Hybrid model

9/28/2025 12:00:00 AM

Synthetic jets are a group of oscillating jets in which the average outlet flow rate during a cycle is zero. Due to this feature, these types of jets do not require a continuous fluid supply source. Synthetic jets have attracted the attention of researchers due to their small size. Initially, numerous experimental investigations were conducted on the formation and flow characteristics of synthetic jets. With the advancement of computational technology, numerical analyses of the flow of these jets have become possible, and these analyses have helped to more accurately characterize their flow properties. The embedded large eddy simulation (ELES) model is an intermediate regional approach designed to combine the accuracy of the LES approach in solving the region close to the structure under study with the high speed of the RANS approach in solving in more distant regions. The impinging synthetic jet is a class of synthetic jets that can be used for surface cooling. The purpose of this thesis was to numerically analyze an impinging Synthetic jet in quiescent environment and also in the presence of cross flow, using the ELES hybrid model. Initially, after validating the results, the efficiency of the ELES model in predicting the heat transfer of an impinging jet in a quiescent environment was analyzed. The results indicate that the error of this approach is 3% at points close to the central point and 50% at points far from the central point. The effect of the oscillation frequency on the heat transfer rate of the impinging synthetic jet in a quiescent environment has been analyzed, which shows that the heat transfer rate increases with increasing frequency in the studied range. In the following analyses, the results of the numerical analysis for an impinging synthetic jet in cross flow have been studied. The results show that the error at the central point for different frequencies is 3-10%, and at points far from the central point the solution error is 30-62%. The results show that with increasing frequency, the heat transfer rate increases in the presence of cross flow, similar to a quiescent environment.

جت نوساني , تحليل عددي , جت مصنوعي برخوردي , محيط ساكن , جريان عرضي , مدل ELES

Oscillating jet , Numerical analysis , Impinging synthetic jet , quiescent environment , croos flow , ELES model

Reza Afshari

Dr. Farzad Bazdidi -Tehrani