بررسي انتقال گرما در كانال با مانع مربعي در محيط متخلخل : روش شبكه بولتزمن

The Investigation of Heat Transfer in a Channel with Square Obstacle in Porous Media Using Lattice Boltzmann Method

هدف از اين پژوهش بررسي اثرات محيط متخلخل بر ترموديناميك جريان در كانال با مانع مربعي كاملاً متخلخل به كمك روش شبكه بولتزمن مي‌باشد. به منظور شبيه‌سازي انتقال حرارت در محيط متخلخل، از مدل عمومي برينكمن– فورچيمر در مقياس REV همراه با تابع توزيع دوگانه استفاده مي‌گردد. در ابتدا به منظور اعتبارسنجي شبيه‌سازي انتقال حرارت در محيط متخلخل، انتقال حرارت در كانال ساده و كانال با مانع مربعي شبيه‌سازي مي­شود و نتايج حاصل از توزيع ناسلت بر روي اضلاع مختلف مانع با پژوهش پيشين مقايسه مي­گردد. در ادامه براي اعتبار سنجي روش مورد استفاده در شبيه‌سازي محيط متخلخل، انتقال حرارت درون كانال كاملاً متخلخل شبيه‌سازي شده و نتايج بدست آمده با نتايج حاصل از پژوهش‌هاي پيشين ارزيابي مي­گردد. در نهايت جريان و انتقال حرارت درون كانال با مانع مربعي كاملاً متخلخل شبيه‌سازي شده و اثرات پارامترهاي محيط متخلخل مانند نفوذپذيري و همچنين اثر عدد رينولدز بر انتقال حرارت جريان بررسي مي‌گردد. نتايج نشان مي‌دهند كه با افزايش نفوذپذيري و همچنين عدد رينولدز، انتقال حرارت افزايش مي‌يابد.

The purpose of this research is to investigate the flow thermodynamics in porous media in a channel with a rectangular obstacle, using the Lattice Boltzmann Method. Here, the Representative Elementary Volume (REV) scale with general Brinkman- Forchheimer model is used to model the heat transfer in porous media. To validate the results in porous media, the heat transfer in a channel and channel with a rectangular obstacle is modeled and results for Nusselt distribution on obstacle sides are compared with previous research. Then, the heat transfer in a fully pore channel is investigated and compared with previous data. Finally, the flow and heat transfer in a channel with a fully pore obstacle is studied and the effects of permeability and porosity are studied in different Reynolds numbers. The results show that the heat transfer is increased by increasing the permeability and the Reynolds number.