مطالعه عددي جريان و انتقال حرارت در لوله گيرنده حفره‌اي يك برج خورشيدي با آشوبگرهاي مختلف تحت شار حرارتي غيريكنواخت

در اين مقاله، تأثير استفاده از چهار نوع آشوبگر مختلف درون لوله گيرنده حفره‌اي برج خورشيدي به منظور بهبود انتقال حرارت و كاهش توزيع دماي غير‌يكنواخت بررسي شده است. شبيه‌سازي عددي به صورت سه بعدي انجام شده و تأثير شكل آشوبگرها، موقعيت قرارگيري درون لوله گيرنده، گام و ضخامت آشوبگر و همچنين تأثير شار حرارتي غيريكنواخت بر عدد ناسلت، ضريب اصطكاك و دماي سطح لوله گيرنده بررسي شده است. جريان به صورت تراكم‌ناپذير، پايا، آشفته و عدد رينولدز در محدوده 8000 تا 20000 در نظر گرفته شده است. نتايج شبيه‌سازي عددي براي چهار نوع آشوبگر نوار تابيده، نوار موج‌دار، نوار حلزوني و نوار پره‌دار نشان داد كه آشوبگر نوار موج‌دار نسبت به سه نوع ديگر، داراي عدد ناسلت بالاتر و دماي متوسط كمتر روي سطح خارجي لوله گيرنده است. افزايش عدد ناسلت نوار موج‌دار نسبت به نوار پره‌دار، تابيده و حلزوني به ترتيب %8/1، %2 و %2/3 و نسبت به لوله گيرنده بدون آشوبگر %10 است. با افزايش ضخامت آشوبگر و كاهش گام، عدد ناسلت افزايش يافته و دماي متوسط سطح خارجي لوله گيرنده كاهش مي‌يابد. بررسي موقعيت قرارگيري آشوبگر در سه حالت نزديك به ديواره شار حرارتي غيريكنواخت، وسط لوله و نزديك به ديواره عايق نشان داد كه با افزايش فاصله آشوبگر از ناحيه اعمال شار حرارتي غيريكنواخت، اختلاط جريان سيال گرم و سيال سرد بهتر صورت مي‌گيرد و توزيع دما يكنواخت‌‌تر مي‌شود. بنابراين بهترين موقعيت براي قرار گرفتن آشوبگر، دورترين فاصله نسبت به ديواره شار حرارتي غيريكنواخت است.