انتقال جرم و حرارت دو پخشي جابجايي طبيعي درون يك محفظه نيم‏حلقوي

Double diffusive natural convective heat and mass transfer inside a semi-annulus enclosure filled with porous medium

در اين تحقيق ميدان جريان، انتقال حرارت و جرم در درون يك محفظه نيم حلقوي متخلخل با زواياي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. معادلات مورد مطالعه به منظور بررسي رفتار جريان سيال در درون محيط متخلخل با استفاده از مدل تعميم يافته دارسي- برينكمن به دست آمده است. معادلات حاكم به شكل بي‏بعد حل شده و مساله مورد بررسي دوبعدي در نظر گرفته شده است. همچنين معادلات حاكم در مختصات قطبي بررسي و حل شده‏اند. براي به دست آوردن نتايج از الگوريتم سيمپل با استفاده از شبكه جابجا شده كه نوعي روش حجم محدود مي‏باشد، استفاده شده است. پارامترهاي مهم جريان سيال، انتقال حرارت و جرم شامل عدد رايلي، پرانتل، لوييس، نسبت شناوري است. در انتها بر اساس همين پارامترها الگوي جريان درون محفظه، خطوط همدما، خطوط انتقال جرم رسم خواهند شد. همچنين عدد نوسلت كه معياري از نرخ انتقال حرارت و عدد شروود كه معياري از نرخ انتقال جرم است بر حسب پارمترهاي مختلف رسم شده و تاثير مثبت يا منفي پارامترها در انتقال حرارت و جرم تعيين خواهد شد. همچنين نقطه بهينه در مكانيزم انتقال حرارت و جرم محاسبه خواهد شد.

In this research flow field, heat and mass transfer within a porous semi-annulus enclosure with variant angles have been investigated. Governing equations in porous medium has been derived according to Brinkmann-Forchheimer-extended Darcy model. All dimensionless equations have been solved in polar coordinate. Finite volume method based on SIMPLE algorithm over staggered grid has been utilized to solve the equations. Important parameters of heat and mass transfer and fluid flow include Rayleigh number, Prandtl number, Lewis number and buoyancy ratio. Based on these parameters flow pattern, isotherms and mass distribution have been plotted within the cavity. Also Nusselt number and Sherwood number have been calculated as a function of pertinent parameters and negative and positive effects of the parameters on heat and mass transfer have been studied. Finally the optimum point of heat and mass transfer has been estimated.