یاسر امینی

پدیدهی انتقال حرارت در بیشتر مسائل صنعتی نقش مهمی ایفا میکند به همین دلیل، روشهای بهبود انتقال حرارت برای استفاده ی بهینه از منابع انرژی، بسیار مهم هستند. در دو دهه ی اخیر بحث استفاده از مواد متخلخل در مبدلهای حرارتی به عنوان یک روش بهبود انتقال حرارت غیرفعال، به علت داشتن مشخصاتی نظیر افزایش سطح در واحد حجم، به شکل جدی مطرح شدهاست. در بخش اول پایان نامه جریان سیال و انتقال حرارت از استوانه ی دایروی تمام متخلخل تحت ارتعاش اجباری در جریان متقاطع با استفاده از نرم افزار انسیس- فلوئنت شبیه سازی شده است. تاثیر عدد دارسی، فرکانس کاهش یافته، دامنه ی ارتعاش و عدد رینولدز بر مشخصات هیدرودینامیکی و حرارتی استوانه مطالعه شدهاست. نتایج نشان داد برای محدوده ی اعداد دارسی کم، در مقادیر زیاد فرکانس و دامنه ی نوسان، پدیدهی ریزش گردابه اتفاق میافتد که باعث افزایش نرخ انتقال حرارت میشود. در حالی که در اعداد دارسی زیاد پدیدهی ریزش گردابه وجود ندارد و در عوض ترکیب نفوذ بالای جریان با نوسانات جریان باعث بهبود نرخ انتقال حرارت میشود. یکی از انواع مبدلهای حرارتی متخلخل، مبدل پوسته-لوله خنک شونده با هوا میباشد که در آن از پوشش متخلخل در سطح خارجی لولهها استفاده میشود. در مبدلهای حرارتی پوسته-لوله پدیده ریزش گردابه در یک عدد رینولدز خاص اتفاق میافتد که در نتیجه این ریزش گردابه، باعث ارتعاش لوله میشود. به این حرکت، ارتعاش القایی گردابهای گفته میشود. جهت پیش بینی دقیق تر افت فشار و ضریب انتقال حرارت به دستآمده از شبیه سازی عددی مبدلهای حرارتی، این حرکت ارتعاشی لولهها باید لحاظ شود. در بخش دوم پایاننامه جریان سیال و انتقال حرارت از یک استوانه با پوشش متخلخل تحت ارتعاشات القایی گردابهای بررسی شدهاست. حرکت ارتعاشی استوانه به وسیله ی سیستم جرم فنر میراگر و با استفاده از نرم افزار انسیس-فلوئنت شبیه سازی شدهاست. اثر پارامترهایی همچون عدد دارسی و پارامترهای ارتعاشی مانند سرعت کاهش یافته بر مشخصات هیدرودینامیکی و حرارتی استوانه بررسی شدهاست. نتایج نشان داد افزایش عدد دارسی باعث افزایش عدد ناسلت میشود همچنین با افزایش سرعت کاهشیافته ضریب پسا و برا و جابهجایی افزایش مییابد تا به مقدار ماکزیمم برسد و پس از این مقدار، با افزایش سرعت، ضریب پسا و برا و جابهجایی کاهش مییابد