بررسی عددی پارامترهای موثر بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی در حفره مربعی متخلخل با مانع استوانه‌ای داخلی با استفاده از روش شبکه بولتزمن

در این مقاله انتقال حرارت جابجایی طبیعی درون محیط متخلخل در مقیاس rev، با استفاده از روش شبکه بولتزمن و به کمک مدل عمومی اصلاح شده برینکمن فورچیمر با صرف نظر کردن از ترم‌های تلفات ویسکوز و کار ناشی از تراکم شبیه‌سازی شده ‌است. تاثیر نسبت شعاع به طول (0.1، 0.2 و 0.3)، رایلی (103، 104، 105 و 106)، دارسی (110، 310 و 510) و ضریب تخلخل (0.3، 0.6 و 0.9) بر مسئله انتقال حرارت جابجایی در حفره متخلخل با سیلندر داخلی نیز بررسی شده است. در اعداد رایلی، دارسی و نسبت ابعاد ثابت با افزایش ضریب تخلخل از 0.3به 0.6 عدد ناسلت میانگین از 4.33 به 5.40 افزایش می‌یابد. به این معنی که با افزایش سطح تماس (ضریب تخلخل) انتقال حرارت بهبود و متعاقبا عدد ناسلت میانگین افزایش می‌یابد.

Numerical investigation of effective parameters of heat transfer in porous cavity with a cylinder using Lattice Boltzmann Method

In the present study, the simulation of natural convection heat transfer in porous media has been done at the Representative Elementary Volume scale by using lattice Boltzmann method with the help of the Brinkman Forchimehr general model. The simulation of natural convection heat transfer in the porous media is evaluated for square cavity with inner circular cylinder and the effect of variation of different parameters on the desired results was evaluated for different Ra numbers  (Ra=103, 104, 105, 106) ) and in a wide range of Darcy numbers (Da=101, 103, 105), porosity coefficients (ϵ=0.3,0.6,0.9) and various ratio of radius to length (R/L=0.1, 0.2, 0.3). This simulation showed that average in the constant Rayleigh, Darcy, and aspect ratio , and also increase in the amount of porosity from 0.3 to 0.6 the average Nusselt number increases from 4.33 to 5.40. It means that heat transfer and subsequently average Nusselt number are increased by an increase in the contact surface (porosity)..