تحلیل توزیع شار حرارتی ثابت بین فازهای جامد و سیال در مرز محیط متخلخل با استفاده از شبیه سازی عددی در مقیاس حفره

نحوه ی اعمال شرط مرزی شار حرارتی ثابت در حل معادلات دیفرانسیل متوسط گیری شده ی حاکم بر جریان سیال و انتقال حرارت جابه جایی در محیط های متخلخل، در هنگام استفاده از فرض عدم تعادل حرارتی، از لحاظ فیزیکی با ابهام روبرو است. عدم وجود هیچ گونه مبنای تحلیلی ، تجربی، و یا عددی سبب شده است که محققین نتوانند با قطعیت در زمینه ی استفاده از مدل های موجود برای شرط مرزی شار حرارتی ثابت، تصمیم گیری نمایند. بنابراین لزوم انجام یک شبیه سازی عددی در مقیاس حفره از طرفی جهت شناخت بهتر فیزیک پدیده ی تقسیم شار حرارتی ثابت در مرز محیط متخلخل و از سویی دیگر جهت صحت سنجی مدل های موجود و شناسایی محدوده ی اعتبار هر کدام از مدل ها ضروری به نظر می رسد. بدین منظور در رساله ی حاضر، جهت بررسی مسأله ی تقسیم شار حرارتی در مرز محیط متخلخل، جریان سیال و انتقال حرارت جابه جایی در یک کانال متخلخل با استفاده از روش شبکه ی بولتزمن حرارتی به طور مستقیم (در مقیاس حفره) شبیه سازی شده است. در ادامه اثر پارامترهای مهم هندسی، ترموفیزیکی، و جریان، بر پدیده ی تقسیم شار حرارتی تحلیل شده است. نتایج نشان می دهد که برای بین فازهای جامد و سیال در مرز محیط متخلخل، تساوی شار حرارتی برقرار است به طوری که در مرز داریم ، در حالی که برای ، تساوی شار ذکر شده به هم خورده و میزان شار حرارتی دریافتی هر فاز، بسته به مقادیر مختلف ، ضریب تخلخل، و عدد پکلت حفره تغییر می کند. با مقایسه ی نتایج رساله ی حاضر با مدل های موجود مشاهده می شود که برای ضرایب تخلخل کوچک تر از مقدار بحرانی معرفی شده ی ، نتایج مدل های موجود، به جز یک مدل، با نتایج رساله ی حاضر، فارغ از تغییرات عدد پکلت حفره تطابق خوبی نشان می دهد. این در حالی است که برای اختلاف نتایج مدل های مختلف با یک دیگر و با نتایج رساله ی حاضر نمایان تر شده به طوری که اثر عدد پکلت، به عنوان پارامتر غایب در مدل های موجود، در این بازه از ضرایب تخلخل قابل صرف نظر کردن نمی باشد.