مدل‌سازی و بررسی تاثیرات رژیم جریان بر حرکت سیال درون محفظه سه‌بعدی با دیواره متخلخل

در کار حاضر شبیه‌سازی سه‌بعدی رژیم جریان لغزش برای مطالعه دقیق محفظه پیل سوختی با دیواره پایینی متخلخل در ابعاد کوچک بررسی می‌شود. این بررسی برای مشخص نمودن تغییرات سرعت متوسط، اختلاف فشار و ضریب اصطکاک با توجه به مقدار جرم نفوذ یافته از دیواره متخلخل، مساحت سطح مقطع دیواره و محفظه و نسبت منظری محفظه انجام شده است. همچنین نتایج حاصله با مدل‌سازی به کمک رژیم جریان پیوسته، مقایسه شده است. در این مدل‌سازی معادلات پایستگی جرم و مومنتوم برای رژیم‌های جریانی پیوسته و لغزشی به کمک کد توسعه داده شده در نرم‌افزار فرترن بررسی شده و با نتایج موجود در ادبیات فن مورد اعتبارسنجی قرار گرفته‌اند. نتایج برای مساحت سطح مقطع‌های مختلف برای اعداد نادسن متفاوت در دو رژیم پیوسته و لغزشی به دست آمده‌اند. با در نظر گرفتن نسبت منظری یک، با کاهش عدد نادسن، ضریب اصطکاک، سرعت متوسط و اختلاف فشار افزایش می‏یابد. همچنین با در نظر گرفتن رژیم لغزشی درون محفظه، مقدار سرعت متوسط، اختلاف فشار و ضریب اصطکاک دقیق‌تر (در بهترین حالت 5%) از رژیم غیرلغزشی محاسبه می‌شوند. همچنین موقعی که عدد نادسن و نسبت منظری به ترتیب برابر با 0.001 و 5 باشند، تغییر رژیم جریان از رژیم پیوسته به لغزشی سبب افزایش اختلاف فشار و سرعت متوسط پیش‌بینی‌شده می‌شود.

Modeling and evaluation of the flow regime effects on fluid movement into threedimensional channel with porous wall

In the present work a threedimensional simulation of the slip flow regime for a smallsized channel of a fuel cell with lower porous wall. This study is used to determine the variations of average velocity, pressure difference, and friction coefficient considering the penetrated mass from porous wall, the wall and channel crosssectional area, and aspect ratio of channel. Furtermore, the results are comprised with Continuous flow regime. In this solution, the equations of mass and momentum for continuous and slip regimes evaluated with developed Fortran code, and Validated with papers.The results with different channel area for two fluid regimes are obtained. Considering the aspect ratio equal to one, the friction coefficient average velocity, and the pressure difference are increased with decreasing at Knudsen number. Considering the slip regime into the channel, the friction coefficient, pressure difference and average velocity values are calculated more accurate (at best 5%), than nonslip regimes. Furthermore, when Knudsen number and aspect ratio are respectively equal to 0.001 and 5, changing the flow assumption from nonslip regime to slip one is occurred to increasing the expected pressure difference and average velocity.