مطالعه عددی محفظه ها و تاثیر شکل دیواره گرم آن ها درهمرفت آزاد و تولید آنتروپی

در این پژوهش جریان همرفت آزاد درون محفظه های موجی(شامل دیواره گرم کسینوسی) و مستطیلی(شامل دیواره گرم تخت) با هم مقایسه شده اند. معادلات حاکم بر جریان در حالت پایا و با پیشروش زمانی حل شدند. برای گسسته سازی عبارت های مکانی از روش حجم محدود و برای گسسته سازی عبارت های زمانی از روش رانگ کوتای مرتبه چهار استفاده شد. روش تراکم پذیری مصنوعی برای کوپل معادله پیوستگی به معادلات مومنتوم به کار رفت. نتایج برای pr=0.71 و ra<5×10^5, ra>10^2 و برای وضعیت های مختلف محفظه ها استخراج شد. همچنین، نتایج برای محفظه کسینوسی برای مقادیر مختلف ضریب شکل دامنه موج(ar) و به صورت مقادیر ar=0.15 ,0.25 ,0.35 استخراج شدند. این تحقیق نشان میدهد که انتقال حرارت و تولید آنتروپی در یک محفظه موجی و مستطیلی به سه عامل بستگی دارد که عبارتند از عدد رایلی، عدد پرانتل و هندسه محفظه. نتایج به صورت کانتورهای دما، بردارهای جریان و نمودارهای عدد بیجان، تولید آنتروپی، عدد ناسلت محلی و عدد ناسلت متوسط استخرج شدند. نتایج نشان داد که با موجی کردن محفظه، تولید آنتروپی افزایش می یابد و با افزایش طول محفظه عدد ناسلت متوسط افزایش یافته و با کاهش فاصله دیواره های گرم وسرد همرفت آزاد رنگ می بازد. هچنین نتایج نشان داد که با ثابت نگه داشتن فاصله دیواره های گرم وسرد وقتی طول محفظه افزایش می یابد آنگاه آنتروپی تولیدی و انتقال حرارت جابجایی در هر دو محفظه افزایش می یابد که این افزایش در محفظه کسینوسی بیشتر است و با افزایش ضریب شکل دامنه موج آنتروپی تولیدی زیادتر می شود و عدد ناسلت متوسط کاهش نشان می دهد. درپایان تاثیر عدد پرانتل در عدد ناسلت مورد ارزیابی قرار گرفته است که مشاهده شد تغییر عدد پرانتل(جنس سیال) تاثیر چندانی در تغییر عدد ناسلت ندارد.