شبیه‌سازی عددی جوشش استخری روی یک سطح افقی شیاردار

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، تبدیل انرژی، دانشگاه یزد، یزد

2 دانشیار، مهندسی مکانیک، تبدیل انرژی، دانشگاه یزد، یزد

چکیده

به علت مقدار زیاد شار حرارتی در پدیده جوشش، از این پدیده در فرایندهای با شدت انتقال حرارت بزرگ استفاده می ‌شود. ایجاد شیار روی سطح می تواند پدیده تشکیل حباب را بهبود داده و باعث افزایش انتقال حرارت جوشش شود. در این مقاله از روش اویلری-اویلری، پدیده جوشش استخری روی یک سطح افقی شبیه‌ سازی عددی شده است. چهار سطح صاف، سطح با شیار مستطیلی، سطح با شیار مثلثی و سطح با شیار دایره ‌ای بررسی شده است. نتایج شبیه سازی عددی با داده ‌های آزمایشگاهی موجود مقایسه شده ‌اند. نتایج نشان داده است که سطح با شیار مستطیلی و دایره ‌ای به ترتیب حدود 50 و 90 درصد شار حرارتی بیشتری نسبت به سطح صاف دارد. همچنین نتایج نشان داده است که سطح با شیار مثلثی حدود 37 درصد شار حرارتی کمتری نسبت به سطح صاف داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Das, A., Das, P., and Saha, P., “Some Investigations on the Enhancement of Boiling Heat Transfer from Planer Surface Embedded with Continuous Open Tunnels”, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 8, pp. 1422-1431, (2010).
[2] Zhong, D., Meng, J., Li, Z., and Guo, Z., “Experimental Study of Saturated Pool Boiling from Downward Facing Surfaces with Artificial Cavities”, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 68, pp. 442–451, (2015).
[3] Gerardi, C., Buongiorno, J., Hu, L., and McKrell, T., “Infrared Thermometry Study of Nanofluid Pool Boiling Phenomena”, Journal of Nano Scale Research Letter, Vol. 6, pp. 232–49, (2011).
[4] Liang, G., and Mudawar, I., “Review of Pool Boiling Enhancement with Additives and Nanofluids”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 124, pp. 423–453, (2018).
[5] Nasiri, S., Talebi, S., and Salimpour, M., “The Effect of Grooved Surfaces on Pool Booling Heat Transfer of Water and Water Nanofluid”, Mechanical Engineering Modares, Vol. 5, pp. 490-500, (2018).
[6] Yeoh, G.H., and Tu, J., “Computational Techniques for Multiphase Flows”, 2nd Edition Elsevier, Oxford, (2019).
[7] Aminfar, H., Mohammadpourfard, M., and Sahraro, M., “Numerical Simulation of Nucleate Pool Boiling on the Horizontal Surface for Nanofluid using Wall Heat Flux Partitioning Method”, Computers and Fluids, Vol. 66, pp. 29-38, (2012).
[8] Ma, X., and Cheng, P., “3D Simulations of Pool Boiling above Smooth Horizontal Heated Surfaces by a Phase Change Lattice Boltzmann Method”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 131, pp. 1095–1108, (2019).
[9] Gong, S., and Cheng, P., “Two Dimensional Mesoscale Simulations of Saturated Pool Boiling from Rough Surfaces Part II: Bubble Interactions above Multicavities”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 100, pp. 938-948, (2016).
[10] Jiansheng, W., Mengzhen, D., and Xueling, L., “Numerical Simulation of Pool Boiling with Special Heated Surfaces”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 130, pp. 460–468, (2019).
[11] Kamel, M., Alagha, M., Lezsovits, F., and Mahian, O., “Simulation of Pool Boiling of Nanofluids by using Eulerian Multiphase Model”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 142, pp. 493–505, (2020).
[12] ANSYS Fluent Theory Guide, Release 15.0, ANSYS Inc., Canonsburg, (2013).
[13] Troshko, A., and Hassan, Y., “A Two-equation Turbulence Model of Turbulent Bubbly Flow”, International Journal of Multiphase Flow, Vol. 22, No. 11, pp. 1965–2000, (2001).
[14] Kurul, N., and Podowski, M.Z., “Multidimensional Effects in Forced Convection Subcooled Boiling, Proceedings of the 9th International Heat Transfer Conference”, August 21-26, Jerusalem, Israel, (1990).
[15] Mohammadpourfard, M., Aminfar, H., and Sahraro, M., “Numerical Simulation of Nucleate Pool Boiling on the Horizontal Surface for Ferrofluid under the Effect of Nonuniform Magnetic Field”, Heat Mass Transfer, Vol. 50, pp. 1167–1176, (2014).
[16] Cheng, P., Zhang, C., and Gong, S., “Lattice Boltzmann Simulations of Macro/Microscale Effects on Saturated Pool Boiling Curves for Heated Horizontal Surfaces”, Journal of Heat Transfer, Vol. 139, No. 11, pp. 110801, (2017).
[17] Chang, X., Huang, H., Cheng, Y., and Lu, X., “Lattice Boltzmann Study of Pool Boiling Heat Transfer Enhancement on Structured Surfaces”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 139, pp. 588–599, (2019).
[18] Rohsenow, W.M., “A Method of Correlating Heat Transfer Data for Surface Boiling of Liquids”, Transaction ASME, Vol. 74, pp. 969-976, (1952).