بررسي عددي جريان و انتقال حرارت جابجايي آزاد هوا در محفظه اي دوبعدي مستطيلي قائم (بدون استفاده از فرض مدل بوزينسك براي چگالي )

(Numerical study of the flow and heat transfer of free convection air flow in a two-dimensional rectangular chamber of Right (without using the bussinesq model for density

انتقال حرارت جابجايي به دو قسم اجباري و آزاد تقسيم بندي مي گردد. در كار حاضر نوع آزاد يا طبيعي اين فرآيند مورد مطالعه قرار گرفته است. مسأله تعريف شده به شكل يك محفظه دو بعدي قائم است كه سطوح بالايي و پاييني آن در شرايط آدياباتيك و سطوح جانبي آن در دماي ثابت قرار دارند. در اين مطالعه با ايجاد شبكه مربعي به تعداد 42000 سلول و در نظر گرفتن جريان آرام به دليل قرار گرفتن عدد رايلي در رنج 5000 تا 10000 مسأله حل گرديده است. لازم به ذكر مي باشد كه از روش سيال ايده آل غير قابل تراكم بهره گرفته شده است. چگالي در معادلات پيوستگي و مومنتم بجز در ترم شناوري ثابت فرض شده است. براي بيان تغييرات چگالي در ترم شناوري از مدل بوزينسك استفاده نشده است در اين كار، مقادير مربوط به عدد ناسلت بدست آمده و با نتايج عددي و تجربي موجود مقايسه شده است. در ادامه رابطه اي براي عدد ناسلت بر حسب عدد رايلي ارائه گرديده است. در اين كار نتايج حاصل به صورت كانتور هاي مربوط به دما وفشار وپروفيل هاي سرعت ارايه شده است. كانتورها و بردار هاي بدست آمده از ميدان حل حاكي از اين قضيه است كه با افزايش عدد رايلي عدد نا سلت نيز افزايش مي يابد و اين در نتيجه گراديان بالاي چگالي به سبب اختلاف دماست و همين امر سبب قدرت گرفتن نيروهاي شناوري در محفظه شده و گردش سيال افزايش مي يابد و در نتيجه افزايش انتقال حرارت را در پي دارد.

The convection heat transfer is divided into two types of forced and free. In the present research, the free or natural type of this process has been studied. The problem is defined as a vertical two-dimensional cavity whose upper and lower levels are in adiabatic conditions and its lateral surfaces at a constant temperature. The problem has been resolved in this study by creating a square network of 42,000 cells and considering the laminar flow due to the presence of a Riley number in the range of 5,000 to 10,000. It should be noted that the ideal non-condensing fluid method has been used. The density was assumed in conjunction and momentum equations except for he fixed floating semiconductor. In order to express the density variations in the floating term, the Bosnisk model has not been used. In this research, the values for the Nusselt number were obtained and compared with the numerical and experimental results. In the following, an equation is proposed for Nusselt number based on Riley number. The results were then presented as temperature and pressure contours and velocity profiles. The contours and vectors obtained from the solution field indicate that the Nusselt number also increases with increasing the Riley number, which is as a results of high gradient of density due to temperature differences. This also makes the floating forces in the cavity strong and increases the flow of fluid resulting in an increase in heat transfer.