تاثير خواص ترموفيزيكي متغير با دما بر انتقال حرارت تركيبي آشفته در يك كانال قايم

Influence of Variable Thermophysical Properties on Turbulent Combined Heat Transfer in a Vertical Channel

در مقاله‌ حاضر اثر خواص ترموفيزيكي متغير با دما بر انتقال حرارت تركيبي (جابجايي مختلط- تشعشع گرمايي) آشفته در يك كانال قايم متشكل از دو صفحه موازي عمودي مورد مطالعه و تحليل قرار مي‌گيرد. عدد رينولدز بر مبناي نصف عرض كانال و سرعت اصطكاكي برابر با 150 و عدد گراشف بر مبناي عرض كانال و اختلاف دماي ديوارهها 106×6/1 ميباشد. شبيه‌سازي عددي با استفاده از حل‌گر توسعه دادهشده در كد منبع باز اُپنفوم (OpenFOAM) بر مبناي روش حجم محدود صورت گرفته است. بهمنظور مدل‌سازي آشفتگي، از مدل رينولدز پايين لاندر- شارما مبتني بر رهيافتRANS استفاده شده است. خواص ترموفيزيكي سيال (لزجت ديناميكي و ضريب هدايت حرارتي) براساس قوانين معتبر سادرلند و تواني وارد معادلات حرارت و جريان شده است. سيال عامل خاكستري، با قابليت جذب، صدور و پراكنش در نظر گرفته شده و همچنين معادله انتقال تشعشعي با استفاده از روش جهات مجزا (DOM) حل شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه در شرايط خواص ترموفيزيكي متغير با دما، عدد ناسلت در هر دو سمت ديواره گرم و سرد كاهش مي‌يابد. همچنين، مشاهده شده كه دماي بالك و ضريب اصطكاك در سمت ديواره گرم افزايش و در سمت ديواره سرد كاهش مي‌يابند. علاوهبر آن، سرعت در عرض كانال و در خط مركزي افزايش مي‌يابد.

The present paper investigates turbulent mixed convection - radiation flow between two vertical parallel plates kept at different temperatures with variable thermophysical properties. The Reynolds number, based on channel half-width and friction velocity and the Grashof number, based on channel width and wall temperature difference, were assumed to be 150 and 1.6×106, respectively. numerical simulations were carried out by developing a solver in OpenFOAM software, applying finite volume method. Launder-Sharma low-Reynolds RANS based turbulence model was employed. Thermophysical properties approximation (dynamic viscosity and Thermal conductivity coefficient) were based on Sutherland Law and Power Law. The working fluid was assumed to be gray, absorbing, emitting, and scattering. The radiative transfer equation was solved using the discrete ordinates method (DOM). Results show that the variable thermophysical properties condition results in higher Nusselt number on both hot and cold wall sides. Also, the bulk temperature and friction factor increase on hot wall side and decrease on cold wall side. Moreover, the velocity across the channel width and the centerline velocity increase.