مهدی سلطانی - فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشکده مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران
مجید سیاوشی - دانشیار دانشکده مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران

فوم های متخلخل به صورت سلول باز و سلول بسته موجود هستند. در این مطالعه به بررسی و شبیه سازی جریان غیردارسی و انتقال حرارت جابه جایی اجباری و هدایت حرارتی در فوم های متخلخل سلول باز با رویکرد مقیاس حفره پرداخته شده است. اکثر مطالعاتی که در این حوزه صورت گرفته است برای فوم هایی با تخلخل بالاتر بوده و در اکثر بررسی های حرارتی، مطالعات کمتری به اثرات همزمان انتقال حرارت جابه جایی اجباری و انتقال حرارت رسانش پرداخته اند. همچنین فوم های سلول باز از جنس سرامیکی کمتر مورد توجه بوده اند. در مطالعه حاضر، از سه نمونه فوم سلول باز با میزان تخلخل های بین ۵۴ تا ۶۹ درصد و با چگالی حفره ثابت ۲۰PPI استفاده شده است. هندسه های تولیدی از نوع ساختار تصادفی و مشابه با هندسه های حاصل از عکس برداری فوم های سلول باز حقیقی است. برای انجام شبیه سازی از نرم افزار متن باز و رایگان OpaenFOAM استفاده شده است که از روش حجم محدود برای حل مسائل مختلف استفاده می کند. در مطالعه حاضر، علاوه بر بررسی تاثیر جنس فوم سلول باز بر انتقال حرارت همزمان جابه جایی و هدایت، به بررسی رژیم جریان دارسی و غیر دارسی، تاثیر پارامتر های هندسی فوم سلول باز نیز پرداخته شده است. در مطالعه حاظر از سه جنس مس، آلومینیوم و سیلیکون کاربید استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش میزان تخلخل در چگالی حفره ثابت فوم سلول باز، مقدار افت فشار و ضریب انتقال حرارت جابه جایی اجباری کاهش پیدا می کنند و توزیع دمایی فوم سلول باز برای سرعت های بالا همگون تر است و برای فوم هایی که نسبت ضریب رسانش جامد(جنس فوم) به ضریب رسانش سیال بالایی دارند، انتقال حرارت جابه جایی اجباری بهتر صورت می گیرد و توزیع دمایی نیز همگون تر می باشد.

مدل مقیاس حفره، فوم سرامیکی سلول باز، رژیم جریان دارسی و غیر دارسی، میزان تخلخل پایین، انتقال حرارت جابه جایی اجباری و هدایتی