بررسی عددی جریان جابجایی طبیعی در جداره ها

جابجایی طبیعی در محفظه های بسته، نظر بسیاری از محققین را بدلیل اهمیت و کاربرد زیاد مانند دیوارههای چند لایه و پنجه ر های چند جداره و فواصل هوایی در محیطهای بدون تهویه به خود معطوف داشته است. در این نوع از جریان، پارامترهای بسیاری وجود دارند که نوع رژیم جریان (آرام یا درهم بودن جریان) را تعیین میکنند. درحالیکه جریان آرام، جریانی نسبتاً ساده و خوش رفتار است، جریان درهم، پدیدهای با رفتار پیچیده را از خوددر طبیعت به نمایش میگذارد. در کار حاضر، جریان انتقال حرارت درهم در جداره های عمودی را با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی براساس روش حجم محدود و مدل اغتشاشی متوسط گیری شده رینولدزی مورد بررسی قرار گرفته است . برای مدلسازی اثرات همرفت طبیعی از تقریب بوزینسک استفاده شده و برای مدلسازی تاثیرات جریان درهم از روش K-3 استاندارد استفاده شده است. برای بدست آوردن جواب با دقت بالاتر، ترمهای اغتشاشی شناوری به مدلسازی جریان درهم اضافه گردیده است. همچنین برای دقت بیشتر در مدلسازی اثرات دیواره ها، از توابع دیواره لگاریتمی برای شبیه سازی استفاده شده است. نمونه حل شده، شامل یک هندسه حفره دو بعدی است که برای نسبت های منظری متعددی در اعداد رایلی متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. برای یافتن مرز ناپایداری، تمامی نمونه ها در دو حالت آرام و مغشوش، شبیه سازی شده اند تا از تفاوت بین عدد ناسلت شبیه سازی شده، نوع رژیم مشخص شود سپس به بررسی تاثیر نسبت منظری پرداخته شده است. برای این کار، نمونه ها برای نسبت ها ی منظری بین 30 تا 100 شبیه سازی شده است. این بررسی نشان داد که در رژیم های جریا ن انتقالی بین آرام و درهم، شبیه سازی درهم داری جواب های دقیقتری نسبت به آرام است. همچنین روابطی، بر اساس روش توانی، برای محاسبه ناسلت متوسط دیواره ها ارایه شده است. روابط ارائه شده این امکان را فراهم میسازد تا بدون شبیه سازی مجدد، تنها باداشتن عدد رایلی، ناسلت متوسط هر دیواره حساب شود. همچنین این تحقیق نشان داد، که با افزایش نسبت منظری، عدد ناسلت متوسط کاهش مییابد و با افزایش عدد رایلی، این عدد دچار کاهش میشود.

کلیدواژه ها:

جابه جایی طبیعی ، جداره ، جریان مغشوش