بررسی انتقال حرارت جابجایی آزاد و اجباری در یک محفظه بسته با هندسه کره-مخروط

در این پژوهش انتقال حرارت جابجایی آزاد و اجباری درون یک محفظه بسته¬ با هندسه کروی- مخروطی، حول انسان مورد بررسی قرار می¬گیرد. از نمونه فعالیت¬های مشابه انجام شده در این زمینه می¬توان به فضاپیماهایی اشاره کرد که ماموریت پرتاب انسان به فضا را بر عهده داشته¬اند. برای تداوم حیات موجود زنده¬ی درون محفظه در فضا باید شرایط زیستی او، از جمله دمای هوای اطراف آن مورد توجه قرار گیرد. برای حل این مساله ابتدا گرمای اضافی تولید شده توسط موجود زنده و منابع حرارتی و گرمای عبوری ناشی از شار گرمایش آیرودینامیکی، که سبب افزایش دمای داخل محفظه می¬شود، محاسبه می¬گردد. این کار با استفاده از شبیه¬سازی عددی جریان حول یک آدمک مجازی با ابعاد و شکل فیزیولوژیکی واقعی و تجهیزات فعال حرارتی درون محفظه، مانند صفحات الکترونیکی انجام شده است. پس از آن با استفاده از دمنده و چاه حرارتی برای جابجایی جریان و جذب گرمای اضافی جهت نزدیک شدن به شرایط آسایش حرارتی برای موجود زنده، مطابق با استاندارد اقدام می¬گردد. در ادامه، با ایجاد تغییرات در سرعت دمنده و موقعیت قرارگیری آن و تغییر در جرم یخ به عنوان چاه حرارتی شرایط مناسب دمایی برای انسان فراهم شده است. سپس با توجه به اعداد بی بعد مختلف نظیر عدد رینولدز، عدد پرانتل و عدد گراشهف نرخ انتقال حرارت درون محفظه بررسی شده است. میدان جریان و انتقال حرارت با استفاده از معادلات پیوستگی،¬ مومنتوم، انرژی و اغتشاش حل شده اند. تحلیل حرارتی بر اساس منحنی¬ها و کانتورهای دما و سرعت به صورت شماتیک در این پژوهش ارایه شده است. واژههای کلیدی: شبیه¬سازی و تحلیل عددی، کپسول زیستی، گرمایش آیرودینامیکی ، انتقال حرارت جابجایی آزاد و اجباری ، هندسه کره-مخروط