مدل‌سازی جریان توسعه‌یافته آرام در حضور انتقال جرم و حرارت درون کانال پیل سوختی

در این مقاله جریان آرام و توسعه یافته همراه با انتقال حرارت و جرم در یک کانال پیل سوختی با سطح مقطع مستطیلی مورد بررسی قرار گرفته است. کانال مستطیلی مستقیم بوده و دارای یک دیوار متخلخل و سه دیواره غیرمتخلخل است. معادلات حاکم شامل معادلات ممنتوم و انرژی هستند که توسط یک کد دوبُعدی (شبه سه بُعدی) حل شده و منحنی های توزیع سرعت، توزیع فشار و توزیع دما در طول کانال و پارامترهای بدون بُعد جریان مانند ضریب اصطکاک و عدد ناسلت در نسبت منظری های مختلف کانال محاسبه و ترسیم شده اند. برای جریان از شرط مرزی عدم لغزش و برای انتقال حرارت از شرط مرزی معمول در پیل سوختی استفاده شده است. به طوری که روی دیواره متخلخل از شرط مرزی شار حرارتی ثابت و روی سه دیواره غیرمتخلخل از شرط مرزی ثابت دما استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که برای یک نسبت منظری معین، ضریب اصطکاک در حالت تزریق بیشتر از مکش است و با افزایش میزان تزریق و مکش، اختلاف آنها بیشتر می شوند. علاوه بر این، مقدار ضریب اصطکاک برای نسبت منظری یک (سطح مقطع مربعی) چه برای تزریق و چه مکش حداقل است. عدد ناسلت هم برای تزریق و هم برای مکش در نسبت منظری واحد حداقل است. همچنین توزیع سرعت و دما در طول کانال و همچنین توزیع بی بُعد این دو پارامتر همراه با تزریق و مکش و بدون آن در نسبت منظری های مختلف ترسیم و مورد بحث قرار گرفته اند.

Modeling of Laminar Fully Developed Flow in the Presence of Mass and Heat Transfer inside the Fuel Cell Channel

In this paper, the and fully developed flow with heat and mass transfer in a fuel cell channel with rectangular crosssection is investigated. The rectangular channel is straight and has a porous wall and three nonporous walls. The governing equations including the momentum and energy equations solved by a twodimensional code (quasithreedimensional), and the velocity, pressure and temperature distribution curve along the channel, and nondimensional flow parameters such as the friction coefficient and the Nusselt number in different aspect ratios are calculated and plotted. For the flow, the nonslip boundary condition is used and for the heat transfer, the usual boundary conditions in the fuel cell so that on the porous wall, the constant heat flux boundary condition is used and three other nonporous walls, constant temperature boundary condition The results show that for a given aspect ratio, the friction coefficient in the injection condition is greater than suction condition, and by increasing the amount of injection and suction, the difference between them increases. In addition, the value of friction coefficient unit aspect ratio 1 (square crosssection) is minimal for suction and ejection. The value of the Nusselt number is minimal at unit aspect ratio for both suction and injection. Also, the distribution of velocity and temperature along the channel as well as of parameters along with injection and suction and without it in different aspect ratios are plotted and discussed.