بررسي برهم‌كنش شاره-جامد در جريان تراكم ناپذير و تأثير دامنه نوسان بر انتقال گرما

Investigating the Fluid-Solid Interaction in Incompressible Flow and The Effect of Oscillation Amplitude on Heat Transfer

در اين پژوهش تأثير برهم كنش شاره-جامد براي جريان همرفت اجباري در كانالي با جريان تراكم ناپذير دوبعدي بررسي مي‌شود. يك سطح اين كانال تبادل گرما داشته و سطح ديگر جامد الاستيك و عايق است. با عبور جريان از سطح گرم و نوسان سطح الاستيك آهنگ گرماي منتقل شده به سيال تغيير مي‌كند. در اين حالت آهنگ تبادل گرما به عنوان تابعي از شرايط سطح الاستيك نوسان‌گر رفتار مي‌نمايد، كه يكي از اين عوامل مؤثر بر تبادل گرما، دامنه ارتعاش سطح الاستيك مي‌باشد. از اين جهت هدف شبيه‌سازي صورت گرفته، بررسي كاربرد جايگزيني مرز الاستيك با مرز صلب در بخشي از كانال و تأثير اندازه بيشينه دامنه نوسان سطح الاستيك مرتعش بر آهنگ انتقال گرما است. در كانال مورد بررسي سطح پايين تحت شرط مرزي دما ثابت قرار داشته و سطح بالايي در دو حالت صلب و الاستيك، عايق بوده و با سيال عامل هوا در شرايط مختلف بررسي شده است. معلوم شد كه عدد نوسلت ميانگين و دماي ميانگين هواي خروجي از كانال، با جايگزيني سطح الاستيك با بخشي از مرز كانال صلب افزايش مي‌يابد. همچنين با افزايش بيشينه دامنه نوسان جدار مرتعش، عدد نوسلت ميانگين، دماي ميانگين سيال خروجي و آهنگ انتقال گرما از سطح دما ثابت به سيال عامل افزايش مي‌يابد.

In this study, the effect of fluid-solid interaction on forced convection flow in a channel with the two-dimensional incompressible fluid flow is investigated. One surface can exchange heat and the other is elastic and insulated. As the fluid flows through the hot and oscillating elastic surfaces, the rate of heat transfer to the fluid varies. In this case, the heat exchange rate behaves as a function of the conditions of the oscillating elastic surface, one of the factors affecting the heat exchange is the vibration amplitude of the elastic surface. Therefore, the aim of the simulation is to investigate the application of the replacement of the elastic boundary with the rigid boundary in a part of the channel and the effect of the maximum size of the amplitude of vibration of the vibrating elastic surface on the heat transfer rate. It was found that the average Nusselt number and the average temperature of the air leaving the channel increase with the replacement of the elastic surface with a part of the rigid channel boundary. Also, with increasing the maximum amplitude of oscillation wall vibration, the Naselt number, the average temperature of the output fluid, and the rate of heat transfer from the constant temperature level to the operating fluid increases.