اندرکنش سیال-جامد و انتقال حرارت درون محفظه شیب دار با پره ارتجاعی

در این مطالعه اثرات برهم­کنش دوطرفه سیال هوا با یک پره ارتجاعی لاستیکی در یک محفظه شیب دار به روش عددی مدل­ سازی شده است. دیوار­های بالا و پایین محفظه عایق، دیوار سمت چپ گرم و دیوار سمت راست محفظه، سرد است. هدف این است که به بررسی نرخ انتقال حرارت از دیوار گرم با محاسبه عدد ناسلت و تنش فون میزز در ریشه پره در شیب های مختلف محفظه بپردازیم. بدین منظور هندسه حل در محیط نرم افزار ورکبنچ مدل سازی شد. برای حل جریان جابجایی مغشوش (Ra>۱۰۷) از مدل k-ɛ استفاده شده است. در گام نخست تاثیر وجود پره ارتجاعی در مقایسه با پره صلب بررسی شد و مشخص شد که مقادیر عدد ناسلت به عنوان نرخ انتقال حرارت از دیوار گرم برای پره ارتجاعی ۵ درصد بیشتر از پره صلب است. سپس تاثیر شیب محفظه بر میزان انتقال حرارت و عدد و تنش فون­ میزز در ریشه پره بررسی شد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است انتقال حرارت در دیواره گرم با افزایش شیب محفظه از a=۰.۰۱ تا a=۰.۰۳۵ حدود ۴ درصد افزایش می یابد، حداکثر عدد ناسلت در شیب a=۰.۰۳۵ به دست آمد که مقدار بیشنه آن ۴۰ است. همچنین دیده شد که مقدار تنش فون­ میزز در ریشه پره در محفظه با شیب a=۰.۰۳۵ ۴۰ درصد بیشتر از تنش فون میزز در ریشه پره در محفظه با شیب a=۰.۰۱  است. مقدار تنش فون­ میزز ریشه پره نوسانات شدیدی متحمل می شود و به سمت یک عدد ثابت میل می کند و بعد از چند ثانیه به یک حالت پایا می رسد.

Keywords:

جابجایی آزاد , برهم کنش سیال-جامد , انتقال حرارت , پره ارتجاعی , محفظه شیب دار