شبيه سازي انتقال حرارت جابجايي توام آزاد و اجباري در يك محفظه شيبداربا درپوش متحرك با استفاده از روش شبكه بولتزمن

Simulation of free and force mixed convection heat transfer inan inclined lid driven enclosure by lattice Boltzmann method

جابجايي توام آزاد و اجباري ناشي از اثرات همزمان انتقال حرارت جابجايي آزاد و اجباري سيال در يك محفظه شيبدار دو بعدي با درپوش متحرك، به كمك روش شبكه بولتزمن و در مقادير مختلف عدد ريچاردسون، زاويه شيب و عدد پرانتل مورد بررسي قرار مي گيرد. در اين حالت، مولفه هاي سرعت تحت تاثير همزمان نيروهاي اجباري، شناوري و اثر زاويه شيب محفظه بوده و لذا معادلات مورد استفاده در شبكه بولتزمن، مورد اصلاحاتي قرار خواهند گرفت. مقايسه نتايج حاصل با ديگر داده هاي در دسترس نيز تطابق مطلوبي را نشان مي دهد. نتايج در قالب پروفيل هاي سرعت و دما، عدد نوسلت و كانتورهاي تابع جريان و خطوط هم دما ترسيم مي شوند. مشاهده مي شود كه افزايش عدد پرانتل منجر به تقويت نرخ انتقال گرما، به ويژه در مقادير بالاتر زاويه شيب و عددريچاردسون، خواهد شد. در انتها رابطه اي دقيق نيز براي محاسبه عدد نوسلت متوسط محفظه بر حسب عدد پرانتل، عدد ريچاردسون و زاويه شيب محفظه ارايه مي گردد. همچنين ديده مي شود كه مقدار عدد نوسلت متوسط در بيشترين مقادير مفروض براي زاويه شيب، عدد پرانتل و عدد ريچاردسون، تقريبا 7 برابر افزايش خواهد داشت.

Mixed convection of free and force convection heat transfer in an inclined lid driven two dimensional enclosure is studied by using Lattice Boltzmann method (LBM) in different values ofenclosure inclination angle, Richardson (Ri) and Prandtl numbers (Pr). At present case, the velocity components will be affected byforce and free convection movements. To do this, the using LBM equations are modified. Comparing present results with those of other available ones implies appropriate accuracy. Results are shown as velocity, temperature and Nusseltnumber profiles and contours of isotherms and streamlines. It is seen that more Pr corresponds to more heat transfer rate especially at higher values of enclosure inclination angle and Ri. As a result, to estimate the averaged Nusselt number, a correlation based on Pr, Riand inclination angle is presented. Moreover, it is seen that the averaged Nusselt number at the upper limit of the considered range of inclination angle, Richardson and Prandtl numbers variability increases by a factor of 7.