شبيه‌سازي عددي هدايت حرارتي غيرفوريه اي تأخير فاز منفرد و دوگانه در شن: تعادل حرارت موضعي

Numerical simulation of the non-Fourier heat conduction of the single-phased and dual-phased lagging in sand: local thermal equilibrium

در سال‌هاي اخير مطالعات زيادي در مورد انتقال‌حرارت غيرفوريه اي در محيط‌هاي مختلف، ازجمله محيط متخلخل انجام‌ شده ‌كه نتايج متناقضي در اين مورد ارائه ‌شده‌است. در اين مقاله، انتقال‌حرارت غيرفوريه اي در محيط متخلخل و به طور خاص براي شن بررسي ‌شده‌است. براي اين منظور، حل عددي يك مساله هدايت حرارتي غيرفوريه‌اي با شرط مرزي شار حرارتي پالسي مورد بررسي قرار ‌گرفته كه اين شرط مرزي براي مدل‌هاي غيرفوريه‌اي به‌صورت غيرفوريه‌اي گسسته‌سازي و اعمال ‌شده‌است. در ابتدا معادله حاكم بر مدل DPL به‌ صورت عددي اختلاف محدود صريح حل شده و نتايج آن مورد بحث و بررسي قرار گرفته و با مقادير آزمايشگاهي مرجع [1] مقايسه شده‌است. البته در روند حل عددي مدل DPL، ابتدا مطالعه شبكه انجام گرفته‌است. همچنين مدل تأخير فاز يگانه (SPL) به‌صورت عددي صريح حل شده و نتايج آن با نتايج مدل DPL و داده‌هاي آزمايشگاهي مقايسه شده‌است. در اين پژوهش همانند مرجع [1] نشان داده ‌شده‌است كه مدل DPL انتقال‌حرارت غيرفوريه اي را بسيار بهتر از مدل كاتانئو (SPL) مدل مي نمايد.

In recent years, various studies about non-Fourier heat transfer in various media including porous media have been performed that have provided contradictory results. In this article, the non-Fourier heat transfer in the porous media, especially the sand has been examined. In this regard, the numerical solution of a non-Fourier thermal conductivity with a pulsed heat flow boundary condition was studied and this condition for the non-Fourier models was discretized and applied in the non-Fourier manner. In this way, first, the governing equation for the DPL model was solved with an explicit finite difference numerical method and its results were studied and compared with the experimental data [1]. However, in the process of numerical solution of the DPL model, the grid study was performed first. Also, the Single-Phased Lagging (SPL) model was solved with an explicit numerical method and its results were compared with the results of the DPL model and the experimental data. In this article, like the reference [1], it has been shown that the DPL model can model the non-Fourier heat transfer considerably better than the Cattaneo’s model.