شبیه سازی عددی پدیده جابجایی اجباری گازهای تابشی داخل یک کانال همراه با جدایش

نویسندگان

دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمان

چکیده

در مطالعه حاضر آنالیز عددی و دو بعدی جریان جابه‌جایی اجباری آرام سیال بر روی دو پله‌ شیب دار با انقباض در داخل کانال‌های با مقطع مستطیلی و با در نظر گرفتن اثرات تابشی گاز مورد بررسی قرار گرفته است. دلیل انتخاب این هندسه کاربرد بسیار زیاد آنها در صنعت و به خصوص استفاده از آنها در اتصال کانال هایی با سطح مقطع متفاوت بهم دیگر می باشد. سیال عامل، همانند یک محیط خاکستری در جذب، صدور و پخش تشعشع شرکت می کند. جهت به‌دست آوردن میدان‌های سرعت و دما معادلات مومنتوم و انرژی به صورت عددی حل می‌شوند. فرم جداسازی شده‌ معادلات حاکم، توسط روش حجم محدود به دست آمده و با به کار بردن الگوریتم سیمپل حل می‌شوند. برای شبیه‌سازی جریان روی پله داخل کانال، از روش مسدود شده در سیستم مختصات کارتزین دو بعدی استفاده شده است. از آنجایی که گاز به عنوان یک محیط شرکت کننده در انتقال حرارت تشعشعی نقش دارد، تمام مکانیزم‌های انتقال حرارت که شامل جابه‌جایی، هدایت و تشعشع بوده به طور هم زمان در جریان گاز درنظر گرفته می‌شوند.

کلیدواژه‌ها


  1. Schlichting, H., “Boundary Layer Theory” ,7th Ed., McGraw-Hill, New York, 1979.
  2. Shah, R. and London, A., “Laminar Flow Force Convection in Duct”, Ed., Academic Press, New York, 1978.
  3. Erturk, E., “Numerical Solutions of 2-D Steady Incompressible Flow over a Backward- Facing Step, Part I: High Reynolds Number Solutions”, Computers & Fluids, Vol. 37, pp.633–655, 2008.
  4. Armaly, B.F., Li, A., and Nie, J.H. “Measurements in Three-Dimensional Laminar Separated Flow”, Int. J. Heat and Mass Transfer, Vol. 46, pp. 3573–3582, 2003.
  5. Abu-Mulaweh, H.I. “A Review of Research on Laminar Mixed Convection Flow over Backward- and Forward-Facing Steps”, Int. J. Thermal Sciences, Vol. 42, pp. 897–909, 2003.
  6. Gandjalikhan Nassab, S.A., Moosavi, R., and Hosseini Sarvari S.M. “Turbulent Forced Convection Flow Adjacent to Inclined Forward Step in a Duct”, Int. J. Thermal Sciences, Vol. 48, pp.1319–1326, 2009.
  7. Viskanta, R., “Overview of Convection and Radiation in High Temperature”, Int. J. Eng. Science, Vol. 36, pp. 1677-1699, 1998.
  8. Barhaghi, D.G. and Davidson, L., “Large-Eddy Simulation of Mixed Convection-Radiation Heat Transfer in a Vertical Channel”, Int. J. Heat and Mass Transfer, Vol. 52, pp. 3918–3928, 2009.
  9. Grosan, T. and Pop, I., “Thermal Radiation Effect on Fully Developed Mixed Convection Flow in a Vertical Channel”, Technische Mechanik, Vol. 27, No. 1, pp. 37-47, 2007.
  10. Chiu, H.C., Jang, J.H., and Yan, W.M., “Mixed Convection Heat Transfer in Horizontal Rectangular Ducts with Radiation Effects”, Int. J. Heat and Mass Transfer, Vol. 50, pp. 2874–2882, 2007.
  11. Chiu, H.C. and Yan W.M., “Mixed Convection Heat Transfer in Inclined Rectangular, Ducts with Radiation Effects”, Int. J. Heat and Mass Transfer, Vol. 51, pp. 1085–1094, 2008.
  12. Ansari, B. and Gandjalikhan Nassab, S.A., “Thermal Characteristics of Convective Flows Encountered In A 2-D Backward Facing Step under the Effect of Radiative Heat Transfer”, Int. Review of Mechanical Engineering, Vol. 4, No. 6, pp. 711-718, 2010.
  13. Ansari, B. and Gandjalikhan Nassab, S.A., “Study of Laminar Forced Convection of Radiating Gas over an Inclined Backward Facing Step under Bleeding Condition, Using the Blocked-off Method”, ASME, J. Heat Transfer, Vol. 133, No. 7, 2011.
  14. Ansari, B. and Gandjalikhan Nassab, S.A., "Numerical Analysis of Laminar Forced Convection Flow of a Radiating Gas over an Inclined Forward Facing Step", Int. Review of Mech. Eng., Vol. 5, No. 1, pp. 120–127, 2011.
  15. Atashafrooz, M. and Gandjalikhan Nassab, S.A., “Numerical Analysis of Laminar Forced Convection Recess Flow with Two Inclined Steps Considering Gas Radiation Effect, Computers & Fluids”, Vol. 66, pp.167-176, 2012.
  16. Atashafrooz, M. and Gandjalikhan Nassab S.A., “Simulation of Three-dimensional Laminar Forced Convection Flow of a Radiating Gas over an Inclined Backward-Facing Step in a Duct under Bleeding Condition, Institution of Mechanical Engineers, Part C”, Journal of Mech. Eng. Science, Vol. 227, No. 2, pp. 332-345, 2012.
  17. Atashafrooz, M. and Gandjalikhan Nassab, S.A., “Combined Heat Transfer of Radiation and Forced Convection Flow of Participating Gases in a Three-dimensional Recess”, J. Mech. Science and Tech., Vol. 26, No. 1, pp. 3357-3368, 2012.
  18. Atashafrooz, M., Gandjalikhan Nassab, S.A. and Lari, K. “Numerical Study of Couplenon-Gray Radiation And Separation Convection Flow In A Duct, Using The FSK Method”, Int. J. Advanced Design and Manufacturing Tech., Vol. 9, N. 4, pp. 23-38, 2016.
  19. Atashafrooz, M., Gandjalikhan Nassab, S.A. and Behineh, E.S. “Effects of Baffle on Separated Convection Step Flow of Radiating Gas in a Duct”, Int. J. Advanced Design and Manufacturing Technology, Vol. 8, No. 3, pp. 33-47, 2015.
  20. M. F., Modest, Radiative Heat Transfer, McGraw-Hill, New York, 2003.