منصور لهونیان

در سالهای اخیر آگاهی در مورد همرفت طبیعی به طور قابل ملاحظه ای در جهت تولید آنتروپی و افزایش انتقال حرارت، در زمینه توسعه سریع تجهیزات با کارایی بالا مانند دستگاه های الکترونیکی و یا سیستم های گرمایش خورشیدی افزایش یافته است. در مطالعه حاضر به بررسی عددی انتقال حرارت جابجایی آزاد در یک حفره ی دو بعدی پرداخته شده است. قسمتی از آن محیط متخلخل و دیگری به صورت حجم آزاد و هر دو در سیال غوطه ور هستند. در این تحقیق یک محفظه بسته مستطیل شکل دو بعدی که دیوارهای عمودی آن به صورت جزئی فعال (گرمکن و سرد کن) بوده، در شش حالت مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا محفظه مستطیلی بدون حضور ماده متخلخل بررسی و برای اعتبار سنجی نتایج بدست آمده، با مقاله منبع مقایسه شده است. سپس با اعمال محیط متخلخل، تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل عرض محیط متخلخل، عدد رایلی، عدد دارسی و ضریب تخلخل بر روی انتقال حرارت، در این محفظه دو بعدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از شبیه سازی انجام گرفته، زمانی که ضخامت محیط متخلخل تغییر داده شد، نشان دهنده این بود که با اضافه کردن محیط متخلخل در هر ضخامتی، عدد ناسلت کاهش یافت. در کل می توان دریافت در تمامی ارتفاع های محیط متخلخل حالت های 1، 2، 3 و 5 بهترین ترکیب بندی قسمتهای فعال و حالتهای 4 و 6 بدترین ترکیب را دارا می باشند. همچنین می توان از عدد ناسلت های بدست آمده دریافت که بهترین ضخامت محیط متخلخل زمانی است که ضخامت محیط متخلخل نصف ارتفاع محفظه می باشد(B=0.5). با تغییر عدد دارسی و از نتایج بدست آمده مشاهده شد که با کاهش عدد دارسی ضریب نفوذ پذیری سیال داخل محیط متخلخل کاهش یافت که این دلیل، باعث کاهش عدد ناسلت شد. از نتایج بدست آمده دیده شد که بهترین ترکیب بندی، حالتهای 2، 3 و 5 و بدترین ترکیب بندی، حالت 4 بود. در نهایت اثرات تغییر ضریب تخلخل بررسی گردید که از داده های بدست آمده دیده شد که در تمامی حالتها به غیر از حالت 3 کاهش عدد ناسلت، اتفاق می افتد. کمترین میزان کاهش انتقال حرارت در حالتهای1 و 5 و بیشترین کاهش عدد ناسلت در حالتهای 4 و 6 می باشد. دلایل کاهش کمتر عدد ناسلت در حالت 1 این بود که چون قسمتهای گرمکن و سردکن روبروی همدیگر و کاملاً در داخل محیط متخلخل قرار داده شده بودند، باعث شده که جریان سیال در داخل محیط متخلخل قطع نشود، این شرایط در