شبيه سازي حرارتي اثر موانع متقارن و غير متقارن بر انتقال حرارت همرفت در محفظه متخلخل به روش شبكه بولتزمن با زمان آرامش چندگانه

Numerical Simulation of Convective Heat Transfer in Porous Media by MRT-LBM

در اين مقاله اثرات تغيير عدد بي بعد دارسي در محيط متخلخل و بهبود ميزان انتقال حرارت جابجايي آزاد در يك محفظه مربعي همراه با مانع در دو حالت آرايش متقارن و غير متقارن مورد بررسي عددي قرار مي گيرد. در پژوهش حاضر، حل معادلات ممنتوم و انرژي توسط روش شبكه بولتزمن با زمان آسودگي چند گانه (MRT-LBM) در عدد پرنتل 7/0 صورت پذيرفته است. شرايط مرزي هر دو محفظه، دو ديواره چپ و راست در دماي ثابت سرد(Tc =0) نگه داشته شده اند و دو ديواره بالا و پايين عايق مي باشد. درون محفظه نيز توليد انرژي يا منبع حرارتي وجود دارد. براي موانع نيز شرايط مرزي، تمامي آنها در دماي گرم(Th =1) ثابت هستند. با توجه به نتايج حل عددي، نشان داده شده است كه حالت آرايش غير متقارن موانع نسبت به آرايش متقارن، سبب افزايش و بهبود انتقال حرارت درون محفظه ي متخلخل مي گردد. همچنين نتايج نشان مي دهند كه با افزايش عدد بي بعد دارسي ، همرفت بيشتري درون محفظه رخ مي‌دهد.

In this paper, impacts affecting parameters of porous medium in improving the rate of convective heat transfer in a square enclosure in two obstacle arrangements (symmetric and asymmetric) are investigated numerically. Two obstacles have been located on the top and bottom walls and one barrier is in the central zone of the cavity. In the present study, solving the momentum and energy equations has been done by Lattice-Boltzmann method with multiple-relaxation-time (MRT-LBM). The boundary conditions in both arrangements include the left and right walls which are kept at the cold constant temperature (〖T 〗_c= 0) and top and bottom walls, both are insulated. There is a volumetric heat source within the cavity. All of obstacles are fixed at warm temperature (〖T 〗_h= 1¬¬). In this study, impact of effective parameters in porous medium and heat transfer including dimensionless number of Darcyon the flow and temperature fields have been investigated. According to the numerical results, it has been shown that porous medium and obstacles cause increase and improvement in the heat transfer within porous chamber in both symmetrical and asymmetrical arrangements. The results also demonstrate that as dimensionless Darcy number increases, more convection occurs within the chamber. In examining arrangement of obstacles, for Darcy number in obstacle of asymmetrical arrangement, more space appears in chamber and convective heat transfer is done better.