بررسی عددی انتقال گرمای ترکیبی رسانش ، همرفت طبیعی و تابش در یک بلوک جامد شامل حفره‌های پرشده با گاز

در این پژوهش بررسی انتقال گرمای ترکیبی همرفت طبیعی، رسانش و تابش در یک بلوک جامد شامل دو حفره پرشده با گاز هوا مطالعه می‌شود. دیواره‌ی سمت چپ بلوک دارای دمای th، دیواره سمت راست بلوک دارای دمای tc و دیواره‌های بالا و پایین عایق گرمایی هستند. بلوک شامل دو حفره است که سطوح داخلی آن از نظر تابشی، پخشنده خاکستری بوده و گاز داخل حفره از نظر تابشی غیرفعال است. این پژوهش توسط روش المان محدود و نرم‌افزار comsol multiphysics نسخه 6.1 انجام می‌شود. مطالعه عددی برای اعداد رایلی در محدوده 103 ≤ ra ≤ 106، ضریب صدور سطوح حفره در محدوده  0 ≤ ε ≤1 و مقادیر مختلف نسبت رسانایی گرمایی ، انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش عدد رایلی، عدد ناسلت همرفت افزایش و ناسلت تابشی کاهش می‌یابد. افزایش ضریب صدور تاثیر منفی روی شار گرمایی دارد به ‌طوری‌که ناسلت همرفت کاهش و ناسلت تابشی افزایش می‌یابد. افزایش رسانایی گرمایی نیز باعث تقویت همرفت طبیعی می‌شود چرا که با افزایش رسانایی گرمایی، شار گرمایی سریع‌تر از بلوک جامد عبور می‌کند و به سیال درون حفره می‌رسد.

numerical investigation of combined conduction, natural convection, and radiation heat transfer in a solid block including gas-filled cavities

in this research, the combined heat transfer of natural convection, conduction, and radiation has been investigated in a solid blockincluding two cavities filled with gas (air), where the left wall of the block has a temperature of th, the right wall of the block has atemperature of tc. the upper and bottom walls of the block are thermally insulated. the block contains two cavities, whose internal surfaces are diffuse gray in terms of radiation, and the gas inside the cavity is a nonparticipating medium. the research is carried out by the finite element method and comsol multiphysics software version 6.1. the results show that with the increase of the rayleigh number, the convective nusselt number increases while the radiative nusselt number decreases. but due to the low contribution of surface radiation in the heat transfer rate, the total heat transfer rate increases with increasing rayleigh number. increasing emissivity reduces the convective nusselt number and increases the radiative nusselt number so that it decreases the total heat transfer rate. increasing the thermal conductivity coefficient ratio also strengthens the natural convection while it deteriorates the radiation exchange.