Numerical modelling of double-diffusive natural convection within an arc-shaped enclosure filled with a porous medium

در اين تحقيق مطالعه عددي جابجايي طبيعي تركيبي حرارتي و جرمي در يك محفظه منحني شكل متخلخل انجام خواهد شد. يستم قطبي به عنوان سيستم مختصاتي انتخاب شده انتخاب شده است‏. در نتيجه تمامي معادلات در جهت r و ? جداسازي مي‏شوند. مدل دارسي برينكمن براي شبيه سازي جريان سيال در محيط متخلخل در محفظه استفاده شده است. ديواره‏هاي كماني كوچك و بزرگ به ترتيب منبع توليد گرما و سرما هستند. دو ديواره ديگر عايق فرض شده‏اند. حل عددي از طريق روش حجم محدود و از طريق سيستم شبكه جابجاشده، كه در بخش مربوطه با جزييات شرح داده شده است، صورت مي‏گيرد. در انتها تاثيرات تمامي پارامترهاي وابسته مانند عدد گراشف، عدد لوييس، عدد دارسي و نسبت شناوري بر روي جريان سيال و انتقال حرارت به شكل تصويري بحث شده است. نتايج نشان مي‏دهد كه افزايش عدد لوييس تاثير منفي روي انتقال حرارت دارد، در حالي كه اين افزايش بر انتقال جرم تاثير مثبت دارد. همچنين ‏ شدت جريان با كاهش عدد لوييس افزايش مي‏يابد. به علاوه مشاهده مي‏شود كه در حالت جريان موافق عدد شروود و نوسلت با افزايش نسبت شناوري كاهش مي‏يابد، در حالي كه در حالت جريان مخالف با افزايش نسبت شناوري افزايش مي‏يابد.

Numerical study of double-diffusive natural convective heat transfer in a curved cavity filled with a porous medium has been carried out in the current study. Polar system has been selected as coordinate system. As a result, all equations have been discredited in r and ? directions. Brinkmann extended Darcy model has been utilized to express fluid flow in porous matrix in the enclosure. Smaller and larger curved walls are supposed to be hot and cold sources, respectively. Other two walls are insulated. The numerical solution has been obtained based on the finite volume methodology via staggered grid system, which will be explained in detail in its respective section. Finally, at the result section the effects of all pertinent parameters i.e. Grashof number, Lewis number, Darcy number, and Buoyancy ratio on the fluid motion and medium thermal behavior have been illustratively discussed. Results reveal that an increasing in Lewis number has a negative effect on heat transfer, while it has a positive impact on mass transfer. It is also seen that the flow intensity is increased by decreasing Lewis number. In addition, it is observed that for the aiding flow case, average Nu and Sh numbers decrease with increasing buoyancy ratio, while for opposing flow cases Nu and Sh augment with decreasing buoyancy ratio.