شبيه سازي عددي جريان جابه جايي اجباري آشفته درون يك لوله پهن شده با به كارگيري ماده متخلخل در دو آرايش مرزي و مركزي

Numerical Simulation of Forced Convection Flow through a Flattened Pipe Using Porous Material in the Central and Boundary Arrangement

در اين مطالعه، مقايسه و بررسي جريان و نرخ انتقال حرارت جابه جايي اجباري آشفته درون يك لوله از نوع پهن شده، كه ماده متخلخل به طور جزيي يا كامل در دو آرايش متفاوت مركزي و مرزي قرار گرفته، به صورت عددي و در حالت سه بعدي، مورد نظر است. شرط مرزي حاكم بر ديواره لوله، ثابت بودن دما مي باشد. همچنين اثر ضخامت ماده متخلخل و نفوذپذيري، بر نرخ انتقال حرارت و افت فشار، مورد بررسي قرار مي گيرد. نتايج نشان مي دهند كه در آرايش مركزي، با افزايش ضخامت ماده متخلخل تا ميزان مشخصي، انتقال حرارت افزايش و سپس كاهش يافته ولي در آرايش مرزي با افزايش ضخامت ماده متخلخل تا مقدار مشخص، انتقال حرارت كاهش و سپس افزايش مي يابد تا اينكه در حالت كاملاً پر به بيشترين مقدار خود مي رسد. پس مي توان از آرايش مركزي به منظور افزايش انتقال حرارت و از آرايش مرزي به عنوان عايق استفاده كرد.

In this work, three-dimensional turbulent forced convection flow through a flattened pipe, partially and completely filled with a porous material, was investigated numerically. Here, the effects of permeability and thickness of the porous layer on the rate of heat transfer and pressure drop were investigated. For this purpose, porous material was inserted in two geometrical arrangements: central and boundary. Also, the pipe had constant-temperature condition. The results for central arrangement show that the rate of heat transfer first increases and then decreases with increasing the thickness of the porous layer, while the pressure drop is monotonically increasing. While for the porous medium boundary arrangement, the rate of heat transfer first decreases and then increases with increasing the thickness of the porous layer. Also the maximum of Nusselt number is occurred for the fully porous pipe configuration.