مشخصات پژوهش

عنوان	مدلسازی و بهینه سازی پارامترهای هندسی کانال هایی به شکل مستطیلی، مارپیچ و زیگزاگ در مبدل های حرارتی توسط تکنیک های الگوریتم ژنتیک و دینامیک سیالات محاسباتی
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	کانال زیگزاگ، کانال مستطیلی، کانال مارپیچ، دینامیک سیالات محاسباتی، الگوریتم ژنتیک
چکیده	مبدل های حرارتی از تجهیزات بسیار مهم در صنایع مختلف از قبیل صنایع غذایی، شیمیایی، پالایشی و پتروشیمی، تجهیزات الکترونیکی و نظامی می باشند. به همین دلیل تلاش برای بهبود عملکرد حرارتی-هیدرولیکی مبدل های حرارتی بسیار حائز می باشد و مطالعات گسترده ای برای این هدف انجام شده است. در مطالعه حاضر، تأثیر پارامترهای هندسی کانال های زیگزاگ، مستطیلی و مارپیچ بر روی عدد ناسلت (ضریب انتقال حرارت جابجایی) و ضریب اصطکاک ( افت فشار) با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شد. در همه کانال ها شرایط مرزی (دمای سیال ورودی 298 کلوین) و (دمای دیواره ثابت و برابر با 353 کلوین) یکسان در نظر گرفته شدند. شبیه سازی برای جریان های کاملاً آشفته انجام گرفت و رینولدز بین 20000 تا 60000 انتخاب شد و سیال کار، آب مایع در نظر گرفته شد. کانال زیگزاگ بهترین عملکرد حرارتی و کانال مارپیچ بهترین عملکرد هیدرولیکی را از خود نشان دادند. تمامی کانال ها عملکرد حرارتی بهتر و عملکرد هیدرولیکی ضعیف تری نسبت به کانال مستقیم داشتند. با افزایش پیچیدگی سطوح کانال ها، دو پارامتر ضریب انتقال حرارت جابجایی ( عامل مثبت) و افت فشار (عامل منفی) به طور هم زمان افزایش یافتند. به همین دلیل یافتن نقاط بهینه در بازه های مختلف عدد رینولدز در هندسه های مختلف با اهمیت می باشد. طبق نتایج، تأثیر تغییر هندسه ی کانال و عدد رینولدز بر روی افت فشار بیشتر از ضریب انتقال حرارت جابجایی بود. در نهایت با استفاده از داده های حاصل از شبیه سازی، به کمک الگوریتم ژنتیک فرمول های پیش بینی کننده برای ضریب اصطکاک و عدد ناسلت ارائه شد و سپس بهینه سازی دو هدفه برای یافتن مناسب ترین عدد ناسلت و ضریب اصطکاک مینیمم به عنوان دو تابع اصلی هدف انجام شد. مجموعه پارتو حاصل که دربرگیرنده ابعاد هندسی بهینه مبدل های حرارتی مورد بررسی می باشد، امکان انتخاب هندسه مورد نظر طراح بر مبنای انتقال حرارت بیشتر یا توان پمپاژ کمتر را فراهم می کند.
پژوهشگران	رضا بیگزاده (استاد راهنما)، سعید سلیمی (دانشجو)