حرکت صفحه معلق درون دودکش تحت جریان جابجایی آزاد

دودکش‌ها از اجزای مهم دستگاهای شعله‌دار هستند. اثر دودکشی با ایجاد مکش منفی منجر به تخلیه محصولات احتراق از محیط می‌شود. این جریان به‎‌دلیل انتقال حرارت جابجایی آزاد بواسطه اختلاف دما در محل شعله و هوای بیرون ایجاد می‌شود. در این تحقیق جریان هوای گرم در دودکش‌هایی با ارتفاع‌های متفاوت شبیه‌سازی شد. جریان هوای گرم توسط کوره‌ای با دمای 1800کلوین در قسمت پایینی دودکش ایجاد می‌شود. در دودکشی به ارتفاع سه متر جریان توربولانسی با عدد رینولدز تقریباً 6430 بدست آمد. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش ارتفاع دودکش فشار مکشی و سرعت جریان خروجی بصورت غیرخطی افزایش می‌یابد. میدان جریان در طول دودکش به حالت کاملاً توسعه یافته می‌رسد. در این تحقیق همچنین حضور صفحه معلق درون دودکش و متعاقباً حرکت آن تحت جریان آزاد ناشی از انتقال حرارت با به‌کارگیری دینامیک شبکه شبیه‌سازی شد. صفحه معلق تحت اثر نیروی جریان با حرکتی شتابدار به بالا رانده شده و در کمتر از یک ثانیه به انتهای دودکش یک‌متری می‌رسد. مشاهدات تجربی حرکت دستمال کاغذی مشتعل درون دودکش نتایج عددی کار حاضر را تایید می‌کند.

the movement of the suspended plate inside the chimney due to free convection

chimneys are essential components of combustion devices. they create a chimney effect, which produces negative suction that helps discharge combustion products. this flow results from free convection heat transfer, driven by the temperature difference between the flame and the outside air. in this study, we simulated the flow of hot air at various heights of chimneys, initiated by a furnace operating at a temperature of 1800 kelvin in the lower section of the chimney. at a height of three meters, we observed turbulent flow characterized by a reynolds number of approximately 6430. the results indicate that as the height of the chimney increases, both the suction pressure and the outlet flow velocity rise nonlinearly. the flow field within the chimney reaches a fully developed state. additionally, we investigated the effect of a suspended plate within the chimney, simulating its upward movement under free flow conditions due to heat transfer using a dynamic mesh. the suspended plate is propelled upwards with accelerated motion by the flow force, reaching the top of a one-meter chimney in less than one second. experimental observations of a burning paper towel inside the chimney corroborate the numerical results of this study.