بررسی اثر پارامترهای هندسی بر انتقال گرمای همرفتی طبیعی سیال غیر نیوتنی در یک محفظه مربعی با دو مانع دما ثابت

در این تحقیق، انتقال گرمای همرفتی طبیعی درون یک محفظه مربعی پر شده با سیال غیرنیوتنی مدل تابع نمایی، همراه با دو مانع دما ثابت مربعی درون آن، به روش عددی بررسی شده است.  موانع در دمای ثابت  و دیواره‌های جانبی محفظه در دمای ثابت  قرار دارند. دیواره‌های افقی محفظه عایق شده اند. جریان داخل محفظه، دو بعدی، لایه‌ای، پایا و تراکم‌ناپذیر فرض شده است. معادلات حاکم بر سیال غیرنیوتنی مدل تابع نمایی به روش تفاضل محدود بر مبنای حجم کنترل جبری شده و با استفاده از یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن، بر مبنای الگوریتم simple، به‌طور همزمان حل شده اند. برای اطمینان از صحت نتایج، نتایج بدست آمده از کد کامپیوتری با نتایج مقالات دیگر در زمینه سیالات غیرنیوتنی مقایسه شده است. اثر تغییر اندازه موانع 0.3≥ a ≤0.1، فاصله آن‌ها از یکدیگر 0.8≥ d ≤0.2 و فاصله موانع از دیواره پایینی محفظه 0.1≤ b≤ 0.9 ، بر میدان‌های جریان و دما و آهنگ انتقال گرما، در شاخص‌های تابع نمایی مختلف ( 1.4≥ n ≤0.8) و اعداد رایلی مختلف ( 103 ≥ ra ≤ 106) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش اندازه موانع، عدد ناسلت متوسط در شاخص‌های تابع نمایی مختلف افزایش می‌یابد. با کاهش فاصله موانع و  قرار دادن آن‌ها در کنار یکدیگر، آهنگ انتقال گرما از محفظه در شاخص‌های تابع نمایی مختلف کاهش می‌یابد. این در حالی است که، با افزایش فاصله موانع و قرار دادن آن‌ها برروی دیواره‌های عمودی محفظه، آهنگ انتقال گرما در n=1 و n=0.8 کاهش و در n=1.4  افزایش می‌یابد. افزایش عدد رایلی سبب افزایش عدد ناسلت متوسط به ویژه در شاخص‌های تابع نمایی کوچکتر از یک می‌شود.

investigation of the effect of geometric parameters on the natural convection heattransfer of a non-newtonian fluid in a square enclosure with two constant temperature obstacles

this article presents the results of a numerical study on natural convection heat transfer in a square enclosure filled with a non- newtonian power-law fluid. two square obstacles with a constant temperature ( h t ) are placed inside the enclosure. the horizontal walls of the enclosure are thermally insulated, and the vertical walls are at a constant temperature ( c t ). the flow inside theenclosure is assumed to be two-dimensional, laminar, steady-state, and incompressible. the governing equations for the power-law fluid flow are solved numerically with a finite volume approach using a computer program in fortran using the simplealgorithm. to ensure the accuracy of the simulation, the computer code results are compared with the results of other researchers. the influence of pertinent parameters such as the rayleigh number ( 103 ≤ ra ≤ 106 ), the power-law index ( 0.8 ≤ n ≤1.4 ), the sizeof obstacles ( 0.1≤ a≤ 0.3 ), the distance between obstacles ( 0.2 ≤ d≤ 0.8 ) and the obstacles distance from bottom wall of enclosure ( 0.1≤ b≤ 0.9 ) on the flow and temperature fields and the heat transfer rate of the enclosure is studied. for different power-law indexes, the results show that the average nusselt number increases as the size of obstacles increases, and that the average nusselt number decreases as the distance between obstacles decreases. when the obstacles are placed on the vertical walls, as the distance between the obstacles increases, the heat transfer rate decreases for n=1 and n=0.8 and increases for n=1.4. for power-law indexes below unity, a significant increase in the average nusselt number is observed as the rayleigh number increases.