مدلسازی عددی جریان جابجایی طبیعی آشفته بین دو کره هم مرکز دما ثابت

جریان آشفته القا شده توسط نیروهای شناوری و انتقال حرارت جابجایی آزاد، بین سطوح کروی دما ثابت هم مرکز بصورت شبیه سازی عددی بررسی شده است. مدل رینولدز پایین k-e برای مدلسازی آشفتگی استفاده گردیده و معادلات پایستاری و مدل دو معادله ای آشفتگی ، در حالت دو بعدی به روش حجم محدود گسسته شده است.ارباط معادلات ممنتوم و فشار با استفاده از الگوریتم SIMPLER برقرار شدده و روش ADI برای حل دستگاه معادلات گسسته، به کار گرفته شده است. الگوی جریان به شکل خطوط جریان وخطوط هم دما ارایه گردیده و اعداد تاسلت موضعی و متوسط روی مرزهای گرم و سرد برای محدوده وسیعی از اعداد رایلی که جریان آرام و آشفته را در بر می گیرد (10 به توان 10 – 10 به توان 2= Ra) و نسبت شعاع کره خارجی به کره داخلی برابر R*=2 برای سیال هوا، به دست آمده است. به منظورمقایسه نتایج و معتبر سازی مدلسازی آشفتگی ، نتایج بدست امده با نتایج عددی و آزمایشگاهی موجود مقایسه گردیده و توافق خوبی بین آنها مشاهده گردیده است. با ملاحظه جزییات جریان، تشکیل ادی های هلالی لوبیایی شکل ارایه شده در تحقیقات آزمایشگاهی قبلی و همچنین طبیعت ناپای جریان برای اعداد رایلی بزرگ، به روشنی دیده شده است. نواحی که در آن انتقال حرارت هدایتی مکانیزم غالب بوده و یا جابجایی مکانیزم غالب هستند به روشنی قالب تفکیک می باشند. تفاوت در میزان انتقال حرارت دو میدان انتقال حرارت هدایتی و جابجایی آزاد که مجر به تغییرات عدد ناسبت موضعی روی سطوح و بخصوص سطح سرد، در نواحی بوجود آمده می شود، مشاهده شده است. نتایج نشان می دهند که نرخ انتقال حرارت و سرعت جریان در لایه مرزی مجاور هر دو دیواره گرم و سرد، با افزایش عدد رایلی، افزایش می یابد. نیمرخ های دما و سرعت برای دو مقطه عرضی از حفره کروی، برای همه محدوده اعداد رایلی این تحقیق ترسیم گردیده و تغییرات لایه های مرزی دما و سرعت نسبت به عدد رایلی بررسی شده است.

کلیدواژه ها:

جابجایی آزاد ، جریان آشفته ، کره های هم مرکز