اثر يك جفت مانع دما ثابت بر جابجايي طبيعي سيالات غيرنيوتني در يك محفظه مربعي

The influence of a pair constant temperature baffles on power-law fluids natural convection in a square enclosure

در اين تحقيق، انتقال حرارت جابجايي طبيعي در يك محفظه مربعي پر شده از سيال غيرنيوتني مدل تابع نمايي با وجود يك جفت مانع دما ثابت كه به صورت افقي بر روي ديوار عمودي محفظه نصب شده اند، بررسي شده است. ديوار سمت چپ به همراه مانع هاي نصب شده بر روي آن در دماي ثابت T_h و ديوار سمت راست در دماي ثابت T_c قرار دارند. ديوارهاي افقي محفظه عايق شده اند. معادلات حاكم براي سيال غير نيوتني مدل تابع نمايي به روش تفاضل محدود بر مبناي حجم كنترل جبري شده و با استفاده از الگوريتم سيمپل به طور هم زمان حل شده اند. تاثير پارامترهاي مربوطه مانند عدد رايلي ?10?^3?Ra??10?^6، شاخص تابع نمايي0.8?n?1.4، طول مانع ها 0?B?0.5 و فاصله ي مانع ها از يكديگر 0.1?D?0.8 بر روي ميدان هاي جريان و دما و نرخ انتقال حرارت بررسي شده است. نتايج نشان مي دهد كه افزايش عدد رايلي، به ويژه براي مقادير n < 1، باعث افزايش نرخ انتقال حرارت مي شود و استفاده از سيالات غير نيوتني رقيق برشي، مخصوصا در اعداد رايلي بالا نيز عملكرد حرارتي محفظه را بهبود مي بخشد. نتايج همچنين نشان مي دهند كه طول مانع ها و فاصله آن-ها از يكديگر، بسته به مقادير عدد رايلي و شاخص تابع نمايي تاثيرات قابل توجهي بر روي ميدان جريان و عملكرد حرارتي محفظه دارند.

In this study, the natural convection heat transfer is numerically examined in a square enclosure filled with a non-Newtonia power-law fluid. Two fixed temperature baffles are mounted on the left wall of the enclosure. The left wall of the enclosure and the baffles installed on it, are at a constant temperature of T_h and the right wall of the enclosure is at a constant temperature of T_c, while its horizontal walls are thermally insulated. The governing equations for the power-law fluid flow are solved with the numerical finite difference method based on the control volume formulation and SIMPLE algorithm. The study investigates the effects of relevant parameters such as the Rayleigh number (?10?^3?Ra??10?^6), the power-law index (0.8?n?1.4), the baffles length (0?B?0.5) and the baffles distance from each other (0.1?D?0.8) on flow and temperature fields and the rate of heat transfer. The results show that an increase in Rayleigh number, particularly when n < 1 improves the thermal performance of the enclosure. Furthermore, using non-Newtonian shear thinning fluids, especially at higher Rayleigh numbers, increases the rate of heat transfer. Results also show that, depending on the Rayleigh number and the power-law index, the length and position of the baffles have significant effects on the thermal performance of the enclosure.