نشریه مهندسی مکانیک ایران

نشریه مهندسی مکانیک ایران

شبیه سازی عددی افزایش انتقال حرارت از ریب های مستطیلی متوالی داخل مجرا با استفاده از روش غیر‌فعال

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران
2 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران
چکیده
در پژوهش حاضر افزایش آهنگ انتقال حرارت از ریب‌ های مستطیلی متوالی مستقر در کف کانال با جابجایی اجباری با استفاده از روش غیرفعال مورد مطالعه است. روش افزایش انتقال حرارت با وارد کردن معیار ارزیابی عملکرد روش، مورد تحلیل قرار می گیرد و از روش غیر‌فعال برای این منظور استفاده می‌ شود. ریب ‌های متوالی به سطوح گرمایی موضعی تشبیه شده و ارتفاع ریب ‌ها در حد قابل مقایسه با ابعاد عرضی کانال در نظر گرفته شده است. در این تحقیق، بررسی عددی جریان سه بعدی، آشفته، پایا، لزج و تراکم ناپذیر سیال هوا در اعداد رینولدز 10۵×۵۴/۶ و 10۶×۲۷/۳ با استفاده از نرم  افزار PHOENICS  انجام شده است. در این تحقیق رفتار هیدرودینامیکی و انتقال حرارت جریان هوا در خنک‌ کاری ریب های مستطیلی در داخل مجرا با  استفاده از روش غیر‌فعال و با اعمال سوراخ ها بین ریب ها به صورت عددی از لحاظ افزایش انتقال حرارت و افت فشار بررسی شده است. نوآوری پژوهش حاضر استفاده از روش غیرفعال با ایجاد سوراخ هایی با آرایش های مختلف در حالت های مکش و دمش به صورت ریب های متوالی به تعداد 9 عدد با جریان بسیار آشفته با اعداد رینولدز بسیار بالا می باشد. در این نوآوری توجه ویژه ای به تولید گردابه ها (تک و چند گردابه) در محوطه بین ریب های متوالی شده است.  نتایج بررسی عددی نشان می دهد که آرایش زیگزاگی نزدیک به دیواره بهترین آرایش مورد نظر از بین پنج آرایش می‌ باشد و بهترین خنک‌ کاری را انجام داده است. در آخر نتایج عددی بدست آمده با نتایج موجود در ادبیات فن مقایسه شده و با توجه به نتایج عددی تطابق بهتری با نتایج تجربی دیده می ‌شود. حداکثر آهنگ افزایش انتقال حرارت متوسط برای ر‌یب ها مربوط به حالت مکش برای آرایش زیگزاگی نزدیک به دیواره به ترتیب در سرعت های 3 و 15 متر بر ثانیه برابر با 4/%192 و 7/376% می ‌باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] R. L. Webb, and N. H. Kim, "Principles of Enhanced Heat Transfer", Second Edition Tayleor&Francis, New York, 2005, https://www.routledge.com/Principles-of-Enhanced-Heat-Transfer/Webb-Kim-ebb/p/book/9781591690146?srsltid=AfmBOorucqSiHgLyePBE-2BOX4Je51B6g4WOiLiXvW_N4WTIMtNpcLXZ.
 
[2] R.L. Webb, R. Narayanamurthy, and P. Thors, “Heat Transfer and Friction Characteristics of Internal Helical-Rib Roughness,” ASME Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 122, No. 1, pp. 134-142, 2000, https://doi.org/10.1115/1.521444.
 
[3] G.I. Sultan, “Enhancing Forced Convection Heat Transfer from Multiple Protruding Heat Sources Simulating Electronic Components in a Horizontal Channel by Passive Cooling, Microelectronics Journal, Vol. 31, pp. 773-779, 2000, https://doi.org/10.1016/S0026-2692(00)00058-6.
 
[4]    A. Alamgholilou, and E. Esmaeilzadeh, "Experimental Investigation on Hydrodynamics and Heat Transfer of Fluid Flow into Channel for Cooling of Rectangular Ribs by Passive and EHD Active Enhancement Methods," Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 38, pp. 61-73, 2012, https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2011.11.008.
 
[5] A. Alami nia, and A. Campo, “Experimental Investigation on Flow and Heat Transfer for Cooling Flush-mounted Ribbons in a Channel-application of an Electrohydrodynamics Active Enhancement Method,” Thermal Science, Vol. 20, No. 2, pp. 505-516, 2016, DOI:10.2298/TSCI130518150A.
 
[6] A. Alami nia, and A. Campo, "Experimental Study on EHD Heat Transfer Enhancement from Flush-mounted Ribbons with Different Arrangements of Wire Electrodes in a Channel," Heat and Mass Transfer, Vol. 52, pp. 2823-2831, 2016, https://doi.org/10.1007/s00231-016- 1786-5.
 
[7] A. Alami nia, T. Kheiri, and M. Jafari, “Experimental Study on Electrohydrodynamic Heat Transfer Enhancement of Semicircular Ribs into Channel,” Thermal Science,” Vol. 23, No. 2A, pp. 497-508, 2019, https://doi.org/10.2298/TSCI161024201A.
 
[8] A. Alami Nia, "Experimental Investigation on Effects of Trapezoidal Ribs on Heat Transfer Enhancement with Electrohydrodynamics Active Method into Duct," AUT Journal of Mechanical Engineering, Vol. 4, No. 4, pp. 493-504, 2020, https://doi.org/10.22060/AJME.2020.16725.5840.
 
[9] A. Alamgholilou(Alami nia), and E. Esmaeilzadeh, “Numerical Investigation on Effects of Secondary Flow into Duct for Cooling of the Ribs by Passive Enhancement Method, Journal of Enhanced Heat Transfer, Vol. 19, No. 3, pp. 233-248, 2012, https://doi.org/10.1615/JEnhHeatTransf.2012001480.
      
[10] E. Esmaeilzadeh, and A. Alamgholilou(Alami nia), “Numerical Investigation of Heat Transfer Enhancement of Rectangular Ribs with Constant Heat Flux Located in the Floor of a 3D Duct Flow,” Asian Journal of Applied Sciences, Vol. 1, No. 4, pp. 286-303, 2008, https://doi.org/10.3923/ajaps.2008.286.303.
[11] H. Zheng, X. Fan, and A. Li, “Experimental Study of Heat Transfer and Flow Characteristics for a New Type of Air Heater,” ICEBO2006, Shenzhen, China, Heating Technologies for Energy Efficiency Vol. III-1-1, 2006, https://hdl.handle.net/1969.1/5528.
 
[12] V.D. Zimparov, P.J. Penchev, and J.P. Meyer, “Performance Evaluation of Tube-in-tube Heat Wxchangers with Heat Transfer Enhancement in the Annulus,” Thermal Science, Vol. 10,   No. 1, pp. 45-56, 2006, https://doi.org/10.2298/TSCI0601045Z.
 
[13] O. Yemenici, Z.A. Firatoglu, and H. Umur, “An Experimental Investigation of Flow and Heat Transfer Characteristics Over Blocked Surfaces in Laminar and Turbulent Flows, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 55, pp. 3641-3649, 2012, https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.02.064.
 
[14] Cham Company, PHOENICS 3.5, Bakery house, 40 high street, Wimbledon, London SW195AU, UK, 1999.
 
[15] Warsi, Z .U. A., “Fluid Dynamics, Theoretical & Computational Approaches,” Taylor & Francis, 3rd Edition, New York, 2006, https://doi.org/10.1201/9781420057881.

  • تاریخ دریافت 12 آبان 1403
  • تاریخ بازنگری 15 خرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 31 تیر 1404