بررسي عددي تاثير ميدان الكتريكي بر ميدان جريان و انتقال حرارت جابجايي اجباري روي يك پله پسرو

Numerical Investigation of the Electric Field Effects on the Flow and Forced Convection Heat Transfer over a Backward-Facing Step

در مطالعه حاضر، ميدان جريان و دما روي يك پله پسرو تحت تاثير ميدان الكتريكي حاصل از اعمال ولتاژ بالا در شرايط دو بعدي، آشفته، غيرقابل تراكم و پايدار به صورت عددي، مورد تحليل قرار گرفته است. مدل‌سازي عددي با نگرش حجم محدود و بر اساس حل معادلات ميدان الكتريكي، جريان و انرژي است. در ابتدا پارامترهاي ميدان الكتريكي حاصل از نتايج عددي حاضر با نتايج تجربي براي يك صفحه تخت، مقايسه شده كه از تطابق مناسبي برخوردار است؛ سپس تاثير پارامترهاي مختلف از قبيل، ولتاژ اعمالي، عدد رينولدز جريان و مكان قرارگيري الكترود تزريق‌كننده بر ضريب انتقال حرارت و افت فشار مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج، نشان مي‌دهد كه در رينولدزهاي پايين‌تر و ولتاژهاي بالاتر، اعمال ميدان الكتريكي تاثير به‌سزايي در افزايش انتقال حرارت دارد. علاوه بر اين كاهش فاصله الكترود تزريق‌كننده از لبه پله، به طور چشم‌گيري سبب افزايش انتقال حرارت و تغييرات در افت فشار مي‌شود.

In this paper, the flow and temperature fields affected by electric field applied to the fine wire are numerically investigated for the incompressible, turbulent, and steady flow over a backward-facing step. The numerical modeling is based for solving electric, flow, and energy equations with the finite volume approach. The computed results are firstly compared with the experimental data in case of flat plate and the results agree very well. Then, the effect of different parameters such as the applied voltage, Reynolds number, and the emitting electrode position on the heat transfer coefficient and pressure drop is evaluated. The numerical results show that the heat transfer coefficient with the presence of electric field increases with the applied voltage but decreases when the Reynolds number are augmented. Moreover, reduction of distance between the emitting electrode and the step edge can significantly effect on the heat transfer enhancement and variations in pressure drop.