بررسی عددی خنک کاری موتورهای درون سوز به کمک فین های متخلخل

در مقاله حاضر انتقال حرارت جابجایی اجباری و دایمی در یک دسته از فین های متخلخل سه بعدی که تحت تاثیر جریان آشفته سیال قرار دارند، مورد مطالعه قرار گرفته است. در مطالعه حاضر فین ها به صورت افقی و متخلخل همگن در نظر گرفته شده اند و از فرض تعادل حرارتی برای فاز جامد و سیال در ناحیه متخلخل استفاده شده است. معادله حاکم بر رفتار سیال در خارج از محیط متخلخل معادله ناویر استوکس و در داخل محیط متخلخل معادله برینکمن فورچهیمر در نظر گرفته شده است. در مطالعه حاضر - راندمان حرارتی فین های متخلخل با فین های معمول مقایسه شده است. همچنین در ادامه تاثیر پارامترهای مختلف طراحی از قبیل شرایط هندسی، نسبت ضریب هدایت حرارتی، سرعت باد، عدد دارسی و ضریب تخلخل بر عملکرد حرارتی مجموعه فین ها بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش سرعت باد در بازه 10 تا 100 کیلومتر بر ساعت و نسبت هدایت حرارتی در محدوده 1 تا 8000 نرخ انتقال حرارت به بیش از 2.5 برابر افزایش پیدا می کند، ولی تغییرات عدد دارسی و ضریب تخلخل تاثیر کمتری در مقایسه با پارامترهای قبلی بر روی نرخ انتقال حرارت دارند. به طوری که با افزایش عدد دارسی از 5 - 10 تا 3 - 10 ، نرخ انتقال حرارت به اندازه 10 % افزایش می یابد. نتایج نشان می دهند که با استفاده از فین های متخلخل با ضریب تخلخل و عدد دارسی مناسب می توان انتقال حرارت را تا 100 % نسبت به فین های جامد افزایش داد.