عنوان مقاله :
شبيه‌سازي عددي انتقال حرارت كو پل درون كانال خنك‌كاري مستطيلي در فشار فوق بحراني
عنوان به زبان ديگر :
NUMERICAL SIMULATION OF CONJUGATE HEAT TRANSFER IN THE RECTANGULAR COOLING CHANNEL AT SUPERCRITICAL PRESSURES
پديد آورندگان :
ابراهيمي، عباس دانشگاه صنعتي شريف - دانشكده ي مهندسي هوافضا , شكري، مريم دانشگاه صنعتي شريف - دانشكده ي مهندسي هوافضا
كليدواژه :
انتقال حرارت كوپل , متان فوق بحراني , خنك‌كاري بازيابي , دماي شبه بحراني , ناسلت
چكيده فارسي :
در پژوهش حاضر، حلگري براي شبيه‌سازي انتقال حرارت كوپل از ديواره به سيال خنك‌كننده‌ي متان درون كانال خنك‌كاري بازيابي مستطيلي درفشارهاي فوق بحراني توسعه داده شده است.
از روش‌هاي گسسته‌سازي حجم محدود، الگوريتم حل سيمپل‌سي، روش ميانيابي راي ـ چو و روابط ترموديناميكي و خواص انتقالي متناسب با شرايط سيال خنك‌كننده در رژيم گذربحراني استفاده شده است. اعتبارسنجي حلگر با استفاده از داده‌هاي تجربي متان در آزمون‌هاي MTP انجام شده است. با استفاده از داده‌هاي ترموديناميكي مرجع NIST، رابطه‌يي با خطاي كمتر از 0٫5 درصد براي محاسبه‌ي دماي شبه بحراني متان در فشار 4٫6 تا 30 مگاپاسكال استخراج شده است. دقت روابط ناسلت مختلف شامل پيتلا، پيزارلي و تيلور براي تخمين ضريب انتقال حرارت متان در فشارهاي فوق بحراني ارزيابي و مقايسه شده است. همچنين، خطاي روابط ناسلت پيشنهادي براي سيال خنك‌كننده‌ي متاني درون كانال سه‌بعدي مستطيلي كمتر از 1٪ است.
چكيده لاتين :
In the present study, the conjugate heat transfer in a rectangular cooling channel is numerically simulated in supercritical pressure conditions. The compressible methane flow is considered as a working fluid. A finite volume scheme is utilized for the discretization of the governing equations on a collocated grid. Moreover, the central differencing scheme is employed for the discretization of the diffusion fluxes and density approximation on the control volume boundaries. Upwind and hybrid schemes are used for the density correlation approximation and the convective fluxes discretization on the control volume surfaces, respectively. An iterative solution method based on the SIMPLEC (Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations-Consistent) algorithm is adopted to solve the equations. The solver is developed based on the thermodynamic and transport property relations corresponding to the coolant flow conditions in the transcritical regime. The solver is validated with the experimental data of the MTP test, and the thermal behavior of methane inside the rectangular cooling channel is investigated. Moreover, a relation is derived to calculate the pseudo-critical temperature of methane according to pressure. The relative error of this relation with NIST data is less than 0.5 percent, and it operates in a range of pressure from 4.6 MPa to 30 MPa. Furthermore, the Nusselt relations presented for coolant flow with supercritical pressures are studied and corrected for the methane coolant in supercritical pressure conditions in 3D rectangular cooling channels. The relative error of modified Nusselt relations with numerical data is less than
1.0 percent.
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك شريف
