تحلیل عددی انتقال حرارت همزمان جابجایی آزاد و هدایت حرارتی از پره های متخلخل

در این مقاله، انتقال حرارت همزمان جابجایی آزاد و هدایت حرارتی از پره های متخلخل مستطیلی شکل که به صورت عمودی به سطح خارجی یک کانال متصل شده اند به روش عددی مورد تحلیل قرار گرفته است. از آنجا که ضریب انتقال حرارت در طول پره متخلخل در این گونه مسائل از قبل مشخص نیست، معادلات کوپل حاکم بر ناحیه پره متخلخل و ناحیه سیال لزج اطراف آن باید از طریق شرایط مرزی فصل مشترک به صورت هم زمان حل شوند. در ناحیه سیال لزج، معادلت ناویر- استوکس حاکم بر مساله است. اثرات غیر دارسی در ناحیه پره متخلخل از قبیل نیروی اینرسی و مقاومت لزج مرز جامد از اهمیت خاصی برخوردارند. همچنین معادلات انرژی در هر دو ناحیه پره متخلخل و سیال لزج برای یافتن توزیع دما در این دو ناحیه حل شده اند. میان فازهای جامد و سیال در پره متخلخل، تعادل حرارتی محلی فرض شده است. علاوه بر این محدوده اعداد ریلی در نظر گرفته شده در این مقاله، آن را فقط به رژیم های آرام محدود می کند. تاثیر پارامترهای طراحی بی بعد مختلف حاکم بر مساله از قبیل عدد ریلی، ضریب فورچهیمر، ضریب تخلخل، نسبت ضرایب هدایت حرارتی، نسبت طول به ضخامت پره و عدد دارسی بر روی نرخ انتقال حرارت پره متخلخل، نسبت نرخ انتقال حرارت از پره متخلخل به پره جامد و عدد ناسلت پره م تخلخل بررسی شده است و مقایسه ای با پره های جامد انجام گرفته است. این نتیجه بدست آمد که پره های متخلخل در مقایسه با پره های جامد متداول برای یک هندسه مشابه، افزایش بیشتری را در انتقال حرارت ایجاد می کنند که این میزان با افزایش اثرات غیردارسی، کاهش می یابد.