معرفی ضخامت بحرانی یک لایه متخلخل بر حسب نسبت تخلخل و اثر آن بر نرخ انتقال حرارت

بررسی اثرات لایه متخلخل در یک محفظه بر انتقال حرارت جابجائی و دستیابی به مقدار بهینه انتقال انرژی در عایق‌های حرارتی از جمله مباحث پژوهشی به‌روز در انتقال حرارت است و طرح جامعی نیز در ادبیات مساله وجود ندارد. با توجه به اینکه در یک محفظه بسته با دیواره‌های قائم دماثابت، انتقال حرارت با وجود لایه‌های متخلخل عمودی بیشتر از لایه افقی می‌باشد، در این مقاله به بررسی اثر ضخامت لایه متخلخل عمودی بر انتقال حرارت جابجایی آزاد در یک محفظه جهت طراحی بهینه عایق‌های حرارتی به روش شبکه بولتزمن پرداخته شده است. بر همین اساس، پس از بررسی اجمالی اثر موقعیت لایه متخلخل عمودی بر مقادیر عدد ناسلت متوسط، به بررسی اثر تغییر ضخامت لایه متخلخل پرداخته می‌شود. در ابتدا، با تغییر موقعیت لایه متخلخل عمودی در محفظه مشاهده گردید که میزان حرارت منتقل شده در حالتی که لایه متخلخل در وسط محفظه قرار می‌گیرد بیشتر از سایر حالات می‌باشد. در ادامه با بررسی اثر ضخامت لایه متخلخل در این موقعیت نشان داده شد که در مقادیر مشخصی از عدد رایلی و دارسی عدد ناسلت روند کاهشی از خود نشان می‌دهد که این روند بر اساس عدد رایلی اصلاح شده قابل تفسیر است. همچنین، ضخامت بحرانی لایه متخلخل، (s/l)crit. در مقادیر متوسط اعداد رایلی اصلاح شده برای اولین بار گزارش شده است.