بررسی انتقال حرارت در پره های متخلخل بر اساس روش های تحلیلی و عددی
Abstract
افزایش انتقال حرارت همراه با کاهش اندازه و هزینه ها یکی از مهمترین اهداف در زمینه های مختلف مهندسی مانند: وسایل الکتریکی،مبدل های گرمایی ،هواپیماها،ماشین های درونسوز و غیره می باشد.پره ها یکی از وسایل تبادل گرمایی میباشد که بصورت گسترده در صنایع برای افزایش انتقال حرارت بکار برده میشوند.روش های مختلفی برای افزایش انتقال حرارت در پره ها بکاربرده میشود که شامل افزایش سطح،افزایش گرادیان دمایی بین سطح پره و سیال محیط اطراف و افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی میباشد. با ثابت نگه داشتن ضریب انتقال حرارت جابجایی و گرادیان دما در نزدیکی سطح، مقدار انتقال حرارت بصورت عمده به مساحت سطح پره بستگی دارد.استفاده از پره های متخلخل سبب افزایش سطح انتقال حرارت با سیال محیط میشود.بررسی مدل های ارائه شده برای انتقال حرارت در پره های متخلخل و تاثیر مدل ها و پارامترهای مختلف در بازدهی پره ها(با پروفایل های مختلف) هدف اصلی در این بررسی میباشد.امروزه تحقیقات بسیاری بر روی پره های متخلخل صورت گرفته است. اساس کار این پژوهش بر روی مدل سازی انتقال حرارت در پره های متخلخل با 4نوع پروفایل مختلف (مستطیل، محدب،مثلثی و مقعر شکل) می باشد.برای هر یک از پره ها دو مدل :یکی در غیاب تشعشع و دیگری در حضور تشعشع ارائه شده است.برای حل معادلات بدست آمده از روش adomian که توانایی بسیاری در حل معادلات غیر خطی دارد بهره گرفته شد، سپس به بررسی پروفایل های دما در شرایط مختلف و تاثیر پارامتر های مختلف در انتقال حرارت از پره های متخلخل پرداخته شد.برای محیط متخلخل از فوم فلزی سلول باز ساخته شده از آلومینیم استفاده گردید. بر اساس یافته های این پژوهش در پره های متخلخل با پروفایل مختلف(حجم مساوی) مقدار گرمای انتقال یافته در پره با پروفایل مقعر شکل از مثلثی شکل ،مثلثی شکل از محدب شکل و محدب شکل از مستطیلی شکل بیشتر می باشد.در پره با پروفایل مثلثی شکل می توان پروفایل دما را بصورت خطی تقریب زد.در تخلخل های کمتر از 5/0 مقدار گرادیان دما مقداری ثابت و برابر 0.37-32/0را دارا می باشد.