مدلسازي عددي تاثير پارامترهاي رايلي و دارسي در انتقال حرارت همبسته جابجايي طبيعي در محيط متخلخل با توليد حرارت در ماتريس جامد

در مطالعه حاضر، به بررسي انتقال حرارت جابجايي طبيعي در محفظه بسته حاوي مواد متخلخل با ابعاد L*L و دو ديواره عمود با ضخامت d در طرفين مي‌پردازيم كه ديواره بالا و پايين عايق و قسمتي از هر دو ديواره سمت چپ و راست در دماي ثابت hTو cT ثابت نگه داشته مي‌شود. مطابق با هندسه مساله در ديواره جامد انتقال حرارت هدايت و در محفظه محيط متخلخل هم انتقال حرارت هدايت و هم انتقال حرارت جابجايي وجود خواهد داشت. در اين پژوهش سيال تراكم ناپذير، نيوتني و جريان پايا در نظر گرفته شده است. با توجه به پايا بودن انتقال حرارت شرط عدم تعادل حرارتي بين سيال و ماتريس جامد محيط متخلخل برقرار است. تمامي خواص ترموفيزيكي به جز چگالي ثابت فرض شده است. سيال درون محفظه را تراكم‌ناپذير، نيوتني و همگن فرض كرده و به دليل اختلاف كم دما از فرض بوزينسك استفاده شده است. جريان سيال را همچنين دوبعدي، پايا و آرام فرض مي كنيم. فازهاي سيال و جامد در ناحيه متخلخل بدون تعادل حرارتي بوده و به همين دليل از يك مدل دو دمايي براي بررسي رفتار انتقال حرارت در محيط متخلخل استفاده مي‌شود. در ناحيه متخلخل از مدل گسترش يافته بريكمندارسي براي حل استفاده شده است. خطوط جريان، خطوط دما و ناسلت براي مقادير مختلف عدد رايلي، عدد دارسي، مورد بررسي قرار گرفته است. با درنظر گرفتن مدل عدم تعادل حرارتي، در هر المان محيط متخلخل تفاوت دما ميان فاز جامد محيط متخلخل و سيال درون آن وجود خواهد داشت. در اين صورت، معادلات حاكم كمكي براي تفكيك رفتار فازهاي جامد ماتريس متخلخل و سيال درون آن نياز خواهد بود. در كابردهاي با توليد حرارت داخلي در فاز جامد، از آنجا كه حرارت در فاز جامد توليد شده و سپس به سيال منتقل مي‌شود مدلسازي با درنظر گرفتن اثرات عدم تعادل حرارتي امري ضروري است. با توجه به كاربردهاي مهم مدلسازي انتقال حرارت جابجايي طبيعي در محيط متخلخل در حالت عدم تعادل حرارت، هدف پژوهش حاضر، مدلسازي ‌انتقال حرارت جابجايي طبيعي همبسته در يك ماتريس متخلخل با توليد حرارت داخلي و اشباع شده با يك سيال مي‌باشد