بررسي عددي تحليل حرارتي و سيالاتي اثرارتفاع پرواز و فوم فلزي متخلخل بر خنك كننده روغن هواپيماي آموزشي

استفاده از فوم هاي فلزي متخلخل يكي از روش هاي مرسوم براي افزايش انتقال حرارت در سيستم هاي صنعتي از جمله مبدل هاي حرارتي مي باشند. محيط هاي متخلخل ضمن افزايش انتقال حرارت منجر به افزايش افت فشار مي شوند . در اين مقاله به بررسي سه بعدي اثرات ارتفاع پرواز و فوم فلزي متخلخل با عدد دارسي در يك خنك كننده روغن هواپيما آموزشي پرداخته شد. ضريب تخلخل براي همه حالات داراي فوم متخلخل 0.9 فرض شد. براي شبيه‌سازي جريان روغن20W50 در محيط متخلخل، از معادله دارسي-برينكمن-فورچهايمر استفاده شد. خواص ترموفيزيكي روغن شامل چگالي، لزجت و ضريب هدايت حرارتي با استفاده از داده هاي آزمايشگاهي برحسب دماي كاري استخراج شد. روغن داغ با شرايط مرزي Tin = 390 K وارد خنك كننده روغن مي شود. شرايط مرزي روغن خروجيTin = 300 K است. ديواره خنك كننده شرط مرزي عدم لغزش و ضريب انتقال حرارت جابجايي هوا متناسب با ارتفاع مي باشد. معادلات حاكم بر اساس روش حجم محدود (FVM) با استفاده از نرم افزار فلوئنت گسسته شده‌اند. با افزايش ارتفاع پرواز به H=5000m، در حالت روغن خالص، انتقال حرارت، افت فشار و برآوردگر معيار ارزيابي عملكرد به ترتيب،0.65%،0.45% و0.49% افزايش مي يابد. فوم فلزي متخلخل با عدد دارسي Da=10^-1 داراي منجر به افزايش عدد ناسلت Nu/Nub=33.55، افزايش افت فشار Δp/ Δpb = 1.18 و داراي بيشترين معيار ارزيابي عملكرد PEC=31.75 مي باشد. فوم فلزي متخلخل با عدد دارسي Da=10^-4داراي بيشترين افت فشار Δp/ Δpb = 25.83و بيشترين افزايش انتقال حرارت Nu/Nub=35.04مي باشد. با توجه به نتايج به دست آمده عدد دارسي Da=10^-1بهينه ترين حالت از منظر برآوردگر معيار ارزيابي عملكرد است.