توضیحات
پروژه شبیه سازی انتقال حرارت جابجایی درون لوله با گرمایش موضعی روی دیواره لوله در نرم افزار انسیس فلوئنت(ANSYS FLUENT)
انتقال حرارت:
انتقال حرارت به طورکلی در حرکت حرارت از دمای بالا به دمای پایین گفته می شود. در زمانی که بین دو نقطه گرادیان دمایی (اختلاف دما) وجود داشته باشد، بین آنها انتقال حرارت صورت می گیرد. به طور کلی حرارت به سه صورت هدایت، جابجایی و تابش منتقل می شود. انتقال حرارت هدایتی نیاز به محیط مادی داشته و در جامدات و سیالات رخ می دهد. انتقال حرارت جابجایی نیز نیاز به محیط مادی داشته و زمانی رخ می دهد که یک سیال بر روی یک سطح حرکت کند. انتقال حرارت تشعشعی نیاز به محیط مادی نداشته و همیشه بین اجسامی که اختلاف دما دارند روی می دهد. تفاوت بین ترمودینامیک و انتقال حرارت در این است که در ترمودینامیک در مورد نرخ ومکانیزم سیستم ها آنها بحثی نمی کند، ولی انتقال حرارت در مورد نرخ و مکانیزم آنها بحث می کند.
انتقال حرارت جابجایی:
انتقال حرارت جابه جایی یا همرفت، صورتی از انتقال انرژی بین یک سطح جامد و مایع یا گاز متحرک موجود در مجاورت آن است که ترکیبی از اثرات هدایت و حرکت سیال را در خود دارد. درواقع، انتقال حرارت همرفتی، جابجاشدن حرارت از یک مکان به مکان دیگر در اثر حرکت سیال است. فرآیندی است که در آن جابجاشدن حرارت در اثر جابجاشدن جرم رخ می دهد. هرچه حرکت سیال سریع تر باشد، نرخ انتقال حرارت بیشتر است. در غیاب هر گونه حر کت توده ای درون سیال، انتقال حرارت بین یک سطح جامد و سیال مجاور آن، به صورت هدایت ضعیف رخ می دهد. وجود حرکت توده ای در سیال، نرخ انتقال حرارت را افزایش می دهد، اما محاسبات آن را پیچیده می کند.اگر یک سطح خنک شونده با جریان هوا را در نظر بگیریم، در ابتدا انرژی سطح از طریق هدایت به لایه هوای مجاور منتقل شده و پس از آن، این انرژی توسط جابجایی مولکول ها از سطح دور می شود. درواقع، این نوع انتقال حرارت با ترکیبی از هدایت و حرکت توده ای با میکروسکوپی ذرات سیال که لایه مجاور را از سطح دور کرده و آن را با هوای خنک تر جایگزین می کند، روی می دهد.
انتقال حرارت جابجایی، به دو صورت اجباری و آزاد رخ می دهد. جابجایی اجباری زمانی رخ می دهد که سیال توسط یک نیروی خارجی (توسط پمپ، فن و یا باد)، به صورت اجباری بر روی یک سطح جریان پیدا کند. جابجایی آزاد زمانی اتفاق می افتد که حرکت سیال توسط نیروی شناوری که به خاطر اختلاف چگالی (که در اثر گرادیان دمایی در سیال رخ می دهد) است ، صورت گیرد. اگر اختلاف دما بین سطح جسم و هوای اطراف به اندازه ای بزرگ نبا شد که بتواند بر مقاومت هوا غلبه کرده، آن را به حرکت در آورده و باعث شروع جابجایی آزاد شود، انتقال حرارت بین جسم و هوا، از نوع هدایت می باشد. اگر انتقال حرارت با تغییر فاز سیال همراه شود نیز از نوع جابجایی در نظر گرفته می شود. علت این نام گذاری، حرکت القا شده به سیال در طول فرایند تغیر فاز است، مثل بالا رفتن حباب های بخار در طول جو شش و یا پایین آمدن قطرات آب در طول کندانس.
شرح پروژه:
در این پروژه شبیه سازی انتقال حرارت جابجایی درون لوله با گرمایش موضعی روی دیواره لوله در نرم افزار انسیس فلوئنت(ANSYS FLUENT) انجام شده است.
هندسه مسئله:
هندسه مسئله در نرم افزار انسیس دیزاین مدلر(ANSYS Design Modeler) ترسیم شده است.
شبکه و مش:
شبکه و مش در نرم افزار انسیس مشینگ(ANSYS Meshing) تولید شده است.
شبیه سازی:
شبیه سازی در نرم افزار انسیس فلوئنت(ANSYS FLUENT) انجام شده است.
حلگر:
حلگر فشار مبنا در شرایط پایا استفاده شده است.
مدل لزجت:
مدل آشفتگی دومعادله ای K-ω SST استفاده شده است.
سیال:
سیال مورد استفاده آب می باشد.
وابستگی سرعت-فشار:
برای حل معادلات وابستگی سرعت-فشار از الگوریتم سیمپل سی(SIMPLEC) استفاده شده است.
نمونه نتایج شبیه سازی:
