مطالعه تاثير نصب پره متخلخل درون يك محفظه بسته مربعي جهت افزايش ميزان انتقال گرماي جابه‌جايي آزاد

A Study of Porous Fin Effect on Increasing Free Convection Heat Transfer Rate in a Square Enclosure

در پژوهش حاضر به بررسي تاثير نصب پره متخلخل درون محفظه بسته مربعي جهت تسريع انتقال گرماي جابه‌جايي آزاد پرداخته شده است. سيستم مورد مطالعه، يك محفظه بسته مربعي مي‌باشد كه ديواره‌هاي عمودي آن يكي در دماي گرم و ديگري در دماي سرد نگه داشته شده‌اند و ديواره‌هاي افقي عايق هستند. پارامترهاي مورد مطالعه در اين پژوهش محل نصب پره متخلخل روي ديواره گرم، طول پره متخلخل، زاويه نصب پره و ميزان تخلخل آن مي‌باشد. بدين منظور از مدل‌سازي عددي با نرم افزار ديناميك سيالات محاسباتي استفاده شده است. براي مقايسه نتايج بدست آمده در هر مرحله از عدد بي‌بعد نوسلت استفاده شده است. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهد كه جاگذاري پره متخلخل روي ديواره گرم باعث افزايش عدد نوسلت نسبت به حالت پره صلب و محفظه بدون پره مي‌شود. با توجه به نتايج بيشترين ميزان انتقال گرماي زماني حاصل مي‌شود كه پره در نزديكي ديواره پاييني و يا در وسط ديواره گرم و با زاويه 90 درجه نصب شده باشد. همچنين نتايج نشان مي‌دهد كه افزايش طول پره متخلخل موجب افزايش ميزان انتقال گرماي جابه‌جايي آزاد و عدد نوسلت مي‌شود. همچنين نتايج در خصوص تاثير ميزان تخلخل بر عدد نوسلت نشان مي‌دهد كه افزايش ميزان تخلخل پره متخلخل موجب افزايش عدد نوسلت و بالا رفتن آهنگ انتقال گرما مي‌گردد.

In the present study the effect of porous fin on increasing free convection heat transfer rate in a square enclosure is studied numerically. The left wall of the cavity, to which the fin is attached, is assumed to be kept at higher temperature while the right wall is kept at a lower temperature. In addition, the horizontal walls of the cavity were considered insulated. Various pertinent parameters were employed, such as the Rayleigh number, Darcy number, fin inclination angle, porosity, length and position of the fin. CFD method is used to solve the governing equations of this problem. The results is reported in term of Nusselt number. The results of this investigation showed that the presence of a porous fin increases the average Nusselt number on hot wall when compared with the cavity without any fin, for various lengths, positions, and inclination angle of the fin. To achieve optimum heat transfer, the present results suggests that the porous fin should be placed either close to the bottom surface or in the middle of the vertical hot surface and an angle of 90 degree. The results also demonstrate that the increase in porous fin length will result in an increase in the average Nusselt number. It is also observed that increasing the porosity of the fin will increase the average Nusselt number of the hot wall.