شبیه سازی فرآیند ذوب مواد تغییر فاز دهنده به کمک دینامیک سیالات محاسباتی

در این مطالعه فرآیند ذوب مقید مواد تغییر فاز دهنده در یک محفظه ی کروی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده است. محاسبات براساس روش عددی حجم محدود می باشد که از تکنیک آنتالپی- تخلخل برای شبیه سازی فرآیند تغییر فاز استفاده می کند. در این روش ترم های تعدیل قانون دارسی برای محاسبه ی تأثیر تغییر فاز بر جابه جایی به معادلات مومنتوم افزوده می شوند. در تحقیق حاضر جزء ذوب شده ی مواد تغییر فاز دهنده بررسی شد. مقایسه ی نتایج شبیه سازی با داده های تجربی نشان داد که تطابق خوبی بین آنها برقرار است. نتایج نشان دهنده ی وجود لایه های پایدار حرارتی در بالای کره می باشد. به علاوه بررسی داده های دمایی در نقاط مختلف در طول محور عمودی نشان دهنده ی وجود اغتشاشاتی در قسمت پایینی کره است که به دلیل وجود جابه جایی های طبیعی می باشد. در این شبیه سازی به بررسی تأثیر پارامترهای مختلف چون دمای سطح، ساب کولینگ اولیه، ضریب هدایت حرارتی و هندسه روی فرآیند پرداخته شد. ساب کولینگ اولیه تأثیر چندانی بر سرعت ذوب نداشته اما با افزایش ضریب هدایت حرارتی، دمای سطح و کاهش قطر کره سرعت ذوب افزایش می یابد. نتایج شبیه سازی نشان داد که پارامترهای هندسی تأثیر بیشتری بر سرعت ذوب وانتشار حرارت نسبت به شرایط عملیاتی دارند.