مدلسازی انتقال حرارت تحت شرایط عدم تعادل حرارتی سیال در یک محفظه با در نظر گرفتن یک پره احاطه شده توسط ساختاری از ماده متخلخل

در مطالعه ی حاضر، انتقال حرارت جابجایی آزاد سیال درون محفظه ی بسته با در نظر گرفتن محیط متخلخل و پره جامد مورد بررسی قرار گرفت. محفظه به شکل مربعی بوده که به دیواره ی سمت چپ یک پره که توسط لایه ای از محیط متخلخل احاطه شده، متصل است. شروط مرزی در مسئله به گونه ای فرض شده است که دیواره ی عمودی سمت راست در دمای سرد و دیواره های افقیِ بالا و پایین به صورت عایق باشد. از طرفی دیواره ی عمودی سمت چپ در بخش اتصال میان دیواره و پره، در دمای گرم و مابقی آن نیز به صورت عایق فرض شده است. معادلات حاکم بر بخش های سیال، محیط متخلخل (با فرض عدم تعادل حرارتی) و محیط جامد استخراج و به شکل بی‌بُعد خود منتقل شدند و مسئله با استفاده از روش المان محدود به صورت عددی حل گردید. در ادامه پارامترهای مهم و اثرگذار بر انتقال حرارت از محفظه مورد بحث و بررسی قرار گرفت و تاثیر هر کدام بر انتقال حرارت سنجیده شد. نتایج به صورت شکل، جدول، منحنی ، خطوط جریان ثابت و دماثابت ارائه و به تفصیل مورد بحث و بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از است که اثرات افزایش پارامترهای نسبت رسانندگی سیال به ماتریس متخلخل، عدد دارسی و ضریب تخلخل به ترتیب سبب کاهش، افزایش و افزایش در ضریب انتقال حرارت است. همچنین نسبت ضریب رسانندگی حرارتی جامد به سیال تاثیر مستقیمی بر انتقال حرارت داشته و افزایش آن بهبود انتقال حرارت را در پی خواهد داشت. از طرفی افزایش عدد رایلی سبب افزایش انتقال حرارت و افزایش حجم بخش متخلخل منجر به کاهش بخش پر شده است سیال خواهد شد. این امر به معنی تضعیف گردش سیال و در نهایت تضعیف انتقال حرارت می باشد.