اثر نسبت منظری بر فرآیند ذوب مواد تغییر فازدهنده غیرنیوتنی کارئو در فضای متخلخل بین دو لوله عمودی

در پژوهش حاضر، انتقال گرمای جابه‌جایی طبیعی در فرآیند ذوب یک ماده تغییر فازدهنده غیرنیوتنی کارئو در فضای بین دو استوانه عمودی هم مرکز درحضور محیط متخلخل، با روش آنتالپی تخلخل مورد بررسی قرارگرفت. ابتدا معادلات پیوستگی، ممنتوم و انرژی حاکم بر فرآیند ذوب سیال غیرنیوتنی استخراج گردید، سپس جهت بدست آوردن الگوی کلی در خصوص مدل‌سازی فرآیند ذوب معادلات مذکور به صورت بی‌بعد نشان داده شده‌اند. موضوع استقلال از حل شبکه محاسباتی مدل هندسی، جهت بررسی دقت محاسبات، نیز کنترل گردید. به منظور اعتبار سنجی نتایج ارائه شده، نتایج پژوهش حاضر با نتایج پژوهش‌های پیشین مقایسه گردید. نتایج به دست آمده به صورت نمودارهای تغییرات کسر حجمی مذاب بر حسب تغییر عدد استفان، شاخص توانی کارئو و ضریب تخلخل ارائه شده است. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت منظری از 0.5 تا 2 عدد ناسلت و سرعت افزایش ولی سرعت ذوب کاهش می یابد. همچنین با افزایش عدد استفان و کاهش پارامتر تخلخل، سرعت ذوب افزایش می‌یابد. بعلاوه در محیط متخلخل تغییر شاخص کارئو تاثیری بر روی نرخ فرآیند ذوب ندارد.

Effect of Aspect Ratio On the Melting Process of Carreau Non-Newtonian Phase Change Material in the Porous Space Between Two Vertical Pipes

In the current study using the enthalpyporosity method, natural convection heat transfer in the melting process of Carreau nonNewtonian PCM was investigated in porous media within the space between two cocentric vertical cylinders. First, continuity, momentum and energy equations were developed for the nonNewtonian fluid melting process. Then to obtain a general pattern for  modeling the melting process, the aforementioned equations in the dimensionless mode were presented. To assure the accuracy of calculation, this study also controlled for the independency grid of the geometric model. To check for the validity, the results of this study were compared with prior studies. The results were expressed in the form of graphs of changes in melting volume fraction according to the change in Stephan number, Carreau index and porosity coefficient. The results showed that by increasing the aspect ratio from 0.5 to 2, Nusselt number and velocity increase but the velocity of melting decreases. The melting rate also increases with increasing Stefan number as well as decreasing porosity parameter. In addition, in a porous medium a change in the carreau index has no effect on the melting process rate.