حل عددي انتقال‌ حرارت درون يك لوله شامل محيط متخلخل دو مقياس با‌شرط عدم تعادل دمايي

Fluid flow and heat transfer investigation in a tube filled with bidisperse porous medium: Numerical approach.

استفاده از مواد متخلخل در بهبود انتقال حرارت بسيار پركاربرد است. يكي از ساختار‌هاي اين مواد ساختار محيط متخلخل دو مقياس است كه شامل دو ضريب تخلخل مي‌گردد. در اين مقاله به بررسي جريان و انتقال حرارت درون يك لوله تحت شار گرمايي ثابت شامل محيط متخلخل دو مقياس و با شرط عدم تعادل دمايي بين تمامي فاز‌ها پرداخته شده است. معادلات حاكم بر مسئله براي اولين بار به طور كامل بدست آمده است و فرم بي‌بعد آنها ارائه شده است. معادلات انرژي به صورت عددي و روش تفاضل محدود با تقريب مرتبه دوم با الگوريتم توماس حل شده و نتايج آن ارائه گرديده است. نمودار دماي بي‌بعد با شرط عدم تعادل دمايي نسبت به فرض تعادل دمايي مقايسه و نتايج تغييرات عدد نوسلت نسبت به و ارائه شده است. تحليل دقيق‌تر فيزيك حاكم بر مسئله و ارائه حل عددي و همچنين بررسي اثر پارامتر‌هاي مختلف از جمله نتايج اين پژوهش بوده است.

The porous medium is one of the most used devices for improving the heat transfer. The bidisperse porous medium (BDPM) is a porous structure with two porosity coefficient. In this paper, the fluid flow and heat transfer in a tube filled with a BDPM structure and under the constant heat flux is investigated. Also, the local thermal non equilibrium (LTNE) condition is considered between each phase of the bidisperse structure. The governing equations are obtained and the dimensionless form of them is presented. The energy equations are solved numerically, by a second-order finite difference method and using the Thomas algorithm. The dimensionless temperature in two cases, the local thermal equilibrium (LTE) assumption, and the local thermal non equilibrium condition is compared. The Nusselt number variation based on κ_1 (conductivity ratio) and 〖Bi〗_1+Bi_2 (Biot number) are studied. The more realistic and physical results and a numerical study is the conclusion of this research.