شبيه سازي جريان سيال و انتقال گرماي داخل حفره U شكل چين دار

Simulation of Fluid Flow and Heat Transfer inside a U-shape Corrugated Cavity

در مطالعه حاضر، انتقال گرماي همرفت طبيعي در يك حفره U شكل چين دار بررسي شده است. براي حل معادله بقاي جرم (پيوستگي)، معادله بقاي اندازه حركت خطي (معادله مومنتوم) و معادله انرژي از روش المان محدود استفاده شده‌ است. صحت روش مورد استفاده با نتايج موجود بررسي گرديده و تطابق بالايي ميان آن‌ها به‌دست آمده است. جريان سيال دوبعدي و آب نيز به عنوان سيال عامل در حفره انتخاب شده است. اعداد رايلي مختلف (103 - 106) و ديواره‌هاي چين دار، متغير‌هاي تأثيرگذار بر ميدان‌هاي جريان و انتقال گرما مي‌باشند. نتايج به صورت كانتور سرعت، جريان سيال، ‌دما و عدد ناسلت متوسط بيان شده است. نتايج به‌دست‌آمده نشان دهنده‌ اين است كه با افزايش عدد رايلي، آهنگ انتقال گرما افزايش مي‌يابد كه بيشترين مقدار آن برابر 76/43 در عدد رايلي 106 است. همچنين در يك عدد رايلي ثابت، حفره صاف ميزان آهنگ انتقال گرما بالاتري دارد و بيشترين مقدار افت انتقال گرما در حفره دو طرف چين دار اتفاق مي افتد.

In the present study, the natural convection heat transfer inside a corrugated U-shaped cavity studied numerically. For solving the mass equation (continuity), conservation of linear momentum equation and energy equation, the finite element method applied. The accuracy of used method investigated with the available results and a high agreement between them observed. Fluid flow is twodimensional and water is chosen as the working fluid in the cavity. Different Rayleigh numbers (103-106) and corrugated walls are the variables affecting the fluid and heat transfer fields. The results expressed in terms of velocity contour, fluid flow, temperature and the average Nusselt number. The extracted results indicate that by rising the Rayleigh number, the heat transfer rate increases which the highest value of it is equal to 76.43 at Ra=106. Also, at a fixed Rayleigh number, the smooth cavity has a highest heat transfer rate and the maximum of heat transfer’s loss occurs at cavity by corrugated on the both sides.