بررسي انتقال حرارت جابه جايي آزاد درون محفظه مربعي تحت تاثير شار حرارتي متغير

در این مقاله جریان جابه جایی آزاد دو بعدی و آرام داخل یك حفره مربعی به صورت عددی شبیه سازی و مطالعه شده است. دیواره بالایی حفره مربعی عایق و دیواره پایینی و سمت راست در دمای ثابت است و دیواره سمت چپ دارای شار حرارتی متغیر می باشد. دیواره سمت چپ دارای دو ویژگی است: اول این كه تنها بخشی از دیوار تحت بارگذاری حرارتی است و بقیه آن عایق می باشد و دوم این كه بار حرارتی اعمال شده به آن در راستای طول متغیر می باشد(مشابه سیستم گرمایی یك محیط بسته كه دارای هیتر های با قدرت مختلف است). مطالعه برای اعداد رایلی مختلف ( سه عدد رایلی 103، 104 و 105)، با اندازه های متفاوت طول صفحه حرارتی و شار حرارتی انجام شده است. با محاسبه شار حرارتی روی سطح طرح در دیواره سمت راست كار حاضر با مرجع مورد نظر مقایسه شده است. همچنین میدان جریان و دما برای حالتهای مختلف بررسی شده است. بررسی نمودارها می تواند به انتخاب بهترین حالت جهت رسیدن به شار حرارتی مطلوب در سطح طرح كمك كند. همچنین این تحلیل می تواند به بهینه كردن سیستم-گرمایشی یك محیطه بسته كوچك كمك نماید.

In this paper, 2-D laminar free convection in a square cavity is studied numerically. The top wall of the cavity is adiabatic, the bottom and right wall are at a uniform temperature and the left wall has variable heat flux. The left wall has two specificities: the active part of the left wall is under a variable heat flux and the remaining part of the left wall is adiabatic and the heat flux is increased with increasing the height (like a thermal system in an enclosure with different heaters). The study is done for different Rayleigh numbers (103, 104 and 105), different lengths of the heater surface and different heat fluxes. The heat flux on the design surface (the right wall) is determined and compared with the reference. The flow and temperature fields for various cases are also studied. Considering the isotherms and streamlines is helpful for determining the optimum case of desired heat flux at the design surface. Also, the results of this study are useful for optimization a thermal system in a cavity