مدل سازی و شبیه سازی جریان انتقال حرارت در یک بستر آکنده با پکینگ کروی شکل ومقایسه بین دو روش مدل سازی

بسیاری از مشکلات انتقال حرارت شامل دسته ای از ذرات جامد درون محیط است که با دیواره ها تبادل حرارت می-کنند. سیالی که میان ذرات است بطور کلی دارای همرفت آزاد می باشد. جریان آزاد می تواند در مهندسی فرآورش مواد غذایی به کار رود. برای حداقل رساندن تلفات کیفیت نیاز به درک انتقال حرارت در توده ای از محصولات داشته که به عنوان بستر آکنده در نظر می گیریم، و می توان توسط مدل سازی به این امر جامه عمل پوشاند. در این تحقیق از دو روش مدل سازی انتقال حرارت گذرا با جریان آزاد در یک بستر آکنده با پکینگ های کروی شکل، استفاده شده و سپس مقایسه ای با نتایج آزمایشگاهی صورت گرفته است. در اولین روش از نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی استفاده گردید، که در آن مستقیماً معادلات ناویر استوکس و انرژی موضعی در فازهای سیال و جامد حل می گردد؛ که همچنین تابش بین صفحات جامد را شامل می شود. روش دومی که در این مقاله معرفی شده است، شامل روش-های توسعه یافته برای محیط متخلخل و بسترهای آکنده می باشد. مدل انتقال حرارت بر اساس روش ذرات پراکنده، شامل محاسبات همرفت هوا-ذره، رسانش و تابش بین ذرات و همچنین رسانش یک بعدی درون ذرات می باشد. روش اجرایی خاص بکار رفته در این بررسی نسبت به روش ، نیاز به زمان محاسباتی بسیار کمتری دارد. این روش جزئیات جریان سیال و دما در مقیاس منافذ را پیش بینی نمی کند، بلکه فقط مقادیر متوسط یک حجم اولیه، نماینده می شود. در نهایت توانایی به اجرا در آمدن روش بستر آکنده در مسائل کاربردی شامل هزاران ذره، اثبات گردید. همچنین نتایج عددی بدست آمده از طریق این دو روش، توافق خوبی با مقادیر تجربی درجه حرارت ذرات و هوا، برای ساختار خاصی از جریان آزاد داشته است.

کلیدواژه ها:

بستر آکنده ، انتقال حرارت گذرا ، مدل سازی ، شبیه سازی ، روش دینامیک سیالات محاسباتی ، روش بستر آکنده