افزایش انتقال حرارت در کانال متخلخل تصادفی با گرمایش نامتقارن به روش شبکه بولتزمن

در این مقاله، انتقال حرارت مزدوج در یک کانال دو بعدی حاوی محیط متخلخل فیبری شکل، با استفاده از روش عددی شبکه بولتزمن بررسی شده است. محیط متخلخل مدنظر از چیدمان تصادفی فیبرهای جامد تشکیل شده، که به صورت موانع مربعی و در یک جریان متقاطع قرار گرفته اند. شرایط مرزی حرارتی نامتقارن، بدین گونه که یک دیواره دما ثابت و دیواره دیگر عایق باشد، بر دیواره های کانال اعمال شده است. فاز جامد با فرض عدم تعادل حرارتی و در مقیاس حفره شبیه سازی شده است. در اینجا، تغییرات عدد ناسلت متوسط روی دیواره دما ثابت، به عنوان معیار بهبود میزان انتقال حرارت، مورد نظر است. اثر پارامترهای هندسی مختلف مانند نسبت انسداد، انحراف از مرکز محفظه متخلخل، نسبت تخلخل و پارامتر ترموفیزیکی عدد رینولدز مطالعه شده است. نتایج کار حاضر با برخی از کارهای مشابه موجود، مقایسه شده و تطابق خوبی مشاهده شده است. نتایج بدست آمده، علاوه بر تایید برتری وضعیتی که کانال از ماده متخلخل نیمه پر شده نسبت به حالت کاملا پر شده آن، نشانگر وجود مقادیر بهینه ای برای نسبت انسداد و انحراف از مرکز محفظه متخلخل است. همچنین، با کاهش نسبت تخلخل میزان انتقال حرارت و افت فشار افزایش می یابد. علاوه بر این، افزایش عدد رینولدز به بهبود انتقال حرارت منجر می شود