احسان ایزدپناه

با توجه به اهمیت مبحث انرژی در سراسر جهان، افزایش انتقال حرارت در تجهیزات صنعتی از جمله مبدل ها و درنتیجه کاهش ابعاد آن، از موضوعات بسیار مهم در این راستا است. انتقال حرارت در محیط متخلخل به دلیل کاربردهای فراوان صنعتی از جمله در حوزههای شیمیای، محیطی، مکانیکی و مهندسی نفت در تحقیقات بسیاری مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. جسم متخلخل محیطی است که شامل شبکهای از مواد جامد به همراه فضاهای پر شده از سیال است. این فضاهای خالی به هم پیوسته را تخلخل محیط گویند که موجب عبور سیال از محیط متخلخل میشوند. محیط متخلخل میتواند شکل طبیعی ( بستر ماسه ای، اسفنجها، چوبها) یا ساختگی داشته باشد. با توجه به مطالعات انجام شده در این زمینه، روشن است که ایجاد تخلخل در مواد جامد بویژه در حالتی که ضریب هدایت آن از سیال مورد استفاده بالاتر باشد، باعث بهبود انتقال حرارت می شود. استفاده از محیط متخلخل همچنین موجب کاهش ابعاد مبدل های حرارنی می شود. به دلیل مزیت های گفته شده در چند دهه ی گذشته مطالعات گسترده ای بر روی این روش صورت گرفته است. محیطهای متخلخلی که در طبیعت یافت میشوند دارای تخلخل بین 0/4تا 0/6میباشند اما مواد متخلخل صنعتی مانند فومهای فلزی، میتوانند تخلخلی تا حدود 0/99داشته باشند. بیشتر سیالات مورد استفاده در صنایع مختلف مانند پتروشیمی، غذایی، رنگ، دارویی دارای رفتار غیرنیوتنی است. در برخی موارد از این سیالات در مبدل ها نیز استفاده می شوند. در مجموع بررسی اثر بکارگیری محیط متخلخل بر جریان سیال غیرنیوتنی می تواند در بسیاری از صنایع کاربرد داشته باشد. در این پایان نامه جریان سیال غیرنیوتنی ویسکوز خالص با بکارگیری مدل توانی بر روی استوانه متخلخل با سطح مقطع بیضوی بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. اثر شاخص توانی ،0.2 ≤ 𝑛 ≤ 1.8نسبت منظر ،0.2 ≤ 𝐴𝑅 ≤ 5تخلخل، عدد پرانتل و عدد رینولدز 10 ≤ 𝑅𝑒 ≤ 40بر روی مشخصات هیدرودینامیکی و حرارتی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد با کاهش نسبت منظر و شاخص توانی همچنین افزایش عدد دارسی و عدد رینولدز عدد ناسلت افزایش می یابد