بهینه ‏سازی هندسه آشوبگرهای دندانه‏ای زاویه‏ دار بمنظور بهبود رفتار ترموهیدرولیکی جریان به کمک روش تاگوچی

در این مقاله با کمک روش تاگوچی رفتار ترموهیدرولیکی سیال در یک گرمکن خورشیدی بصورت عددی بررسی شده و هندسه بهینه آشوبگر دندانه‏ای به منظور اکتساب بیشترین ضریب بهبود حرارتی ارایه شده است. یک هندسه عمومی و مبتکرانه برای آشوبگرهای دندانه‏ای زاویه دار معرفی شده است؛ بطوری که با تغییر در پارامترهای هندسی آن می‏توان به طور همزمان به سه نوع متداول از آشوبگرهای دندانه‏ای زاویه‏دار، یعنی آشوبگرهای دندانه مثلثی، مستطیلی و ذوزنقه‏ای، دست یافت. از یک آرایه متعامد l16 (44) برای تحلیل تاگوچی استفاده شده است. هدف از تحلیل تاگوچی، بیشینه کردن ضریب بهبود حرارتی در گرمکن است. فاکتورهای در نظر گرفته شده برای این تحلیل، پارامترهای هندسی آشوبگر شامل گام نسبی دندانه‏ها، ارتفاع نسب دندانه، عرض نسبی نوک دندانه و درصد عمود بودن یال بالادست دندانه بر جهت جریان می‏باشند. تحلیل برای جریانی با عدد رینولدز 10000 و آشوبگری با عرض دهانه ثابت انجام گرفته است. با توجه به اثر دوگانه آشوبگرها بر رفتار ترموهیدرولیکی سیستم، از مفهوم ضریب بهبود حرارتی که در بر دارنده همزمان اثر ضریب انتقال حرارت و ضریب اصطکاک است، استفاده شده است. نتایج نشان می‏دهد، گام دندانه‏ها و ارتفاع دندانه به ترتیب بیشترین اثر را بر روی ضریب بهبود حرارتی دارند. هندسه بهینه تعیین شده یک آشوبگر دندانه مثلثی با گام نسبی 2p/h=، ارتفاع دندانه 2/0e/h= و درصد عمود بودن 100% می‏باشد.