مدلسازی فرآیند ذوب مواد تغییر فازدهنده در محیط های متخلخل غیرهمسانگرد

ذخیره انرژی گرمایی توسط جسم به صورت نهان به هنگام تغییر فاز جسم از حالت جامد به مایع یا مایع به گاز و یا جامد به جامد صورت می گیرد. مواد تغییر فاز دهنده انرژی را به صورت گرمای نهان ذوب ذخیره می کنند. استفاده از سیستم های ذخیره سازی با گرمای نهان با استفاده از مواد تغییرفازدهنده (pcms) یک راه موثر برای ذخیره سازی انرژی حرارتی است و دارای مزیت هایی مانند چگالی بالای ذخیره سازی انرژی و طبیعت دما ثابت در طی فرآیند ذخیره سازی می باشند. از طرفی دیگر، امروزه مواد و ساختار متخلخل بخاطر در دسترس بودن آن ها بسیار حائز اهمیت شده است. یک ساختار مناسب متخلخل با توجه به وجود یک شبکه بهم متصل از مواد، دارای رسانش حرارتی بالایی می باشد که می تواند بر انتقال حرارت تاثیر بگذارد. شکل و نحوه آرایش یک شبکه متخلخل نیز دارای اهمیت زیادی است. همچنین می تواند تاثیر زیادی بر انتقال حرارت در فرآیند ذوب داشته باشد که باید در مدلسازی ها لحاظ شود. با توجه به این که تولید ساختارهای غیرهمسانگرد در روش های نوین ساخت فوم های فلزی امکان پذیر شده است، مدلسازی پدیده ذوب و مطالعه رفتار حرارتی ساختارهای متخلخل غیرهمسانگرد امری مهم و ضروری است. بنابراین در این پژوهش مدلسازی فرآیند ذوب در محیط های متخلخل غیرهمسانگرد مورد بررسی قرار گرفت. معادلات حاکم با استناد به پارامترهایی همچون رایلی، استفان، پرانتل، دارسی به فرم بی بُعد خود منتقل شدند. به منظور مدلسازی فرآیند تغییر فاز از روش تعادل حرارتی استفاده شده است. سپس با استفاده از یک کد دینامیک سیالات با روش المان محدود تحت نرم افزار کامسول حل شده است .به عنوان هدف نهایی، اثر محیط های متخلخل غیرهمسانگرد بر فرآیند ذوب مواد تغییر فاز دهنده در محیط های متخلخل مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که غیر همسانگردی بر فرآیند ذوب تاثیر گذار است و افزایش غیرهمسانگردی در جهت افقی برای هندسه این مسئله باعث بهبود انتقال حرارت و فرآیند ذوب می شود