با افزایش سریع نیاز به انرژی در جهان، تسریع فرآیند انتقال حرارت و کاهش تلفات انرژی از اهمیت زیادی برخوردار است. جهت تسریع و بهبود انتقال حرارت در سیستم های مختلف، روش های متعددی پیشنهاد و ارائه شده است. در پژوهش پیشرو انتقال حرارت جابجایی توأم (آزاد و اجباری) در کانال پرشده با فیبر متخلخل و کانال نیمه پر، به روش عددی موردمطالعه و تحقیق قرارگرفته است. برای این منظور کانالی 3 بعدی، حاوی فیبرهای جامد با مقطع دایروی طراحی شده است. اکثر فیبرها عمود بر سطح جریان می باشند که تمامی این فیبرها به دیواره کانال متصل بوده و توسط تعدادی فیبر که در راستای جریان قرار دارند به یکدیگر متصل شده اند. فاصله هر فیبر تا فیبر بعدی در هر سه جهت اصلی برابر می باشد. کانال پرشده با فیبر متخلخل با چهار نسبت تخلخل متفاوت 66%،76%، 85% و 90% و کانال نیمه پر با دو نسبت تخلخل 85% و 90% حل شده است. در کانال نیمه پر، فیبرها دورتادور کانال به دیواره متصل شدهاند و مرکز کانال خالی می باشد همچنین کانال نیمه پر در سه نسبت ارتفاع 1/8 و 1/4، 1/3 طراحی شده است (منظور از نسبت ارتفاع، نسبت ارتفاع فیبر به ارتفاع کانال می باشد). کانال تحت شرایط مرزی با دمای دیواره ثابت بوده و از آب به عنوان سیال عامل استفاده شده است. جریان سیال آرام بوده و مسائله برای رینولدزهای مختلف حل شده است. عدد رینولدز بر اساس سرعت ورودی و قطر هیدرولیکی کانال، در شش مقدار 50، 100، 200، 300، 400 و 500 تغییر می کند. معادلات حاکم بر جریان 3 بعدی و غیرقابل تراکم به روش حجم محدود گسسته سازی و به روش عددی simple توسط نرم افزار فلوئنت حل شده اند. در تمامی موارد عدد پرانتل برابر pr=6.99 می باشد. لازم به ذکر است تمامی حالات فوق برای فیبر آلومینیومی با ضریب هدایت حرارتی 202.4(w/(m.k)) و فیبر مسی با ضریب هدایت حرارتی 387.6 k(w/(m.k)) حل شده است. عدد ناسلت محلی برحسب x^*=(x?l)/(pr.re) برای نسبت های مختلف تخلخل و همچنین عدد میانگین در طول کانال در اعداد رینولدز ذکرشده به دست آمده است.

انتقال مومنتم و حرارت بطریق جابجایی ترکیبی، در جریان آرام و دائم ما بین دو صفحه موازی نامتناهی با تزریق و مکش از دیواره ها مورد مطالعه قرار گرفت . با استفاده از روش احجام محدود، معادلات حاکم دیفرانسیل انرژی، مومنتم و پیوستگی، بصورت جبری حاصل می گردد. این معادلات به دلیل وجود نیروی شناوری به یکدیگر وابسته و از اینرو بطور همزمان حل شده اند. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی و انجام مطالعات پارامتریک ، تاثیر اعداد گراشف ، رینولدز ورودی و رینولدز دیواره بر انتقال مومنتم و حرارت در موارد مختلف صورت گرفته است که عبارتند از: اثرات تزریق و مکش از دیواره بر روی جابجایی اجباری، جابجایی آزاد خالص ، جابجایی توام آزاد و اجباری برای زوایای مختلف دو صفحه نسبت به افق، اثرات تزریق و مکش ثابت و متغیر از دیواره بر روی جابجایی آزاد و اجباری. اثرات نیروی شناوری بر نرخ انتقال حرارت برای زوایای مختلف دو صفحه نسبت به افق مورد مطالعه قرار گرفت . با تغییرات زاویه دو صفحه نسبت به افق جهت نیروی شناوری با جهت جریان سیال تغییر کرده و می تواند موازی، عمود، مخالف و یا ترکیبی از این سه حالت قرار گیرد. در جریانهای موازی و عمود برهم، نیروی شناوری نرخ انتقال حرارت را نسبت به حالت جریان اجباری خالص افزایش می دهد و در جریانهای مخالف نیروی شناوری در جهت کاهش این نرخ عمل می کند. اثرات تزریق و مکش متغیر بر روی انتقال حرارت نیز مورد بررسی قرار گرفت . در این مطالعه دبی ورودی و خروجی جریان از دیواره تابعه ای از اختلاف فشار دیواره و محیط و ضریب نفوذ دیواره گرفته شده است . بنابراین در اثر تغییرات فشار در طول کانال دبی تزریق و مکش متغیر خواهد شد. بطور کلی حداکثر مکش از دیواره در ناحیه چرخش ایجاد شده اتفاق می افتد که بدلیل کوچک بودن اثرات قابل ملاحظه ای بر روی جریان سیال و انتقال حرارت ندارد.