مروري بر شبيه سازي عددي انتقال حرارت جوشش استخري با تمركز بر مشخصه هاي ساختاري سطح در نرم افزار تجاري انسيس فلوئنت

Numerical Simulation of Pool Boiling Heat Transfer, Focusing On Surface Structural Characteristics In ANSYS Fluent: A review

جريان‌هاي چند فازي نظير جوشش استخري، مسائلي چند فيزيكي - چند مقياسي پيچيده‌اي هستند و نيازمند انبوهي از تكنيك‌هاي عددي براي فيزيك‌هاي مختلف حل اند كه براي مجموعه خاصي از پارامترهاي جريان و رژيم‌هاي مختلف با هم تركيب شده اند. به همين دليل هنوز يك راه حل عددي كاملاً تثبيت شده براي انجام شبيه سازي‌هاي پيش بيني كننده و به خوبي معتبر شده به طور شفاف تعريف نشده است. هدف اصلي از انجام اين پژوهش، جمع بندي روش‌ها و اصول اساسي شبيه سازي عددي جوشش استخري و تبيين كليۀ مراحل اجراء و پياده سازي آن در نرم افزار انسيس فلوئنت به گونه اي صريح و شفاف است. در اين پژوهش، جزئيات مدل‌هاي عددي و نتايج بدست آمده براي ناحيه جوشش هسته‌اي جهت تحليل ديناميك تك حباب و محاسبه شار حرارتي بحراني ارائه شده است و تأثير پارامترهايي مانند سوپرهيت ديواره، زيرسردي مايع، زاويه تماس و مشخصه هاي ساختاري سطح بر ضريب انتقال حرارت و شار حرارتي را نيز شامل مي شود. نتايج اين پژوهش نشان مي‌دهد كه شبيه سازي‌‌هاي عددي تطابق نسبتاً خوبي با داده‌هاي آزمايشگاهي و تجربي دارد.

Multiphase flows, such as pool boiling, are complex multi-physical -multi-scale problems that require a multitude of numerical techniques to solve different physics combined for a specific set of flow parameters and different regimes. For this reason, a well-established numerical solution for well-validated predictive simulations has not yet been clearly defined. The main purpose of this study is to summarize the methods and basic principles of numerical simulation of pool boiling and explain all the steps of its implementation in ANSYS Fluent software in a clear and transparent manner. In this research, the details of numerical models and the results obtained for the nucleate boiling regime are presented to analyze the single bubble dynamics and calculate the critical heat flux. Heat flux is also included. The results of this study show that numerical simulations have a relatively good agreement with laboratory and experimental data.