عنوان پایان‌نامه
طراحی آزمایش جهت تخمین توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی جتهای مخلوط آب و هوا در برخورد روی یک صفحه تخت با روش هدایت حرارت معکوس
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3294;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75815;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3294;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75815
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- کامیار رجبی
- استاد راهنما
- فرشاد کوثری
- چکیده
- برخورد جت سیال به علت نرخ بالای انتقال حرارتی که تولید می‌کند کاربردهای فراوانی در صنعت دارد. از آن جمله می‌توان به خنک کاری لبه‌ی پره‌ی توربین، قطعات الکترونیکی و یا یخ زدایی از بال هواپیما اشاره کرد. تاکنون تلاش‌های فراوانی در راستای افزایش نرخ انتقال حرارت در جتهای برخورد کننده به سطح جامد صورت گرفته است، استفاده از یک جریان دوفاز مایع-گاز در جت از روش‌هایی است تا حد زیادی می‌تواند باعث افزایش در نرخ انتقال حرارت در این نوع جریان شود. در این پایان‌نامه ابتدا به صورت تئوری به بررسی جریان جت دوفازی آب و هوا برخوردی با یک صفحه‌ی تخت و اثر آن روی انتقال حرارت صفحه پرداخته شده است. این بررسی نشان می‌دهد که با ثابت نگه داشتن دبی حجمی آب و بالا بردن دبی حجمی هوای موجود در جریان دوفازی، 1/8برابر نسبت به حالت جریان آب خالص افزایش داد. بیشترین نرخ افزایش عدد نوسلت مربوط به ناحیه‌ی سکون جریان و برابر با 2/6 برابر می‌باشد. در ادامه با به‌کارگیری روش‌های رسانش حرارتی معکوس و استفاده از یک سری آزمایشات شبیه سازی شده، آزمایش بهینه جهت تخمین ضریب انتقال حرارت جابجایی روی سطح طراحی شده است. از دو روش برای تخمین ضریب انتقال حرارت جابجایی روی سطح استفاده شده است که روش اول به صورت مستقیم ضریب انتقال حرارت جابجایی را تخمین می‌زند و در روش دوم ابتدا شار حرارتی روی سطح تخمین زده می‌شود و سپس با استفاده از شار تخمین زده شده و توزیع دمای روی سطح، ضریب انتقال حرارت جابجایی اصطلاحا به روش غیر مستقیم تخمین زده می‌شود. الگوریتم معکوس به‌کار گرفته شده الگوریتم تخمین متوالی تابع دو بعدی بک است. با انجام آزمایشات شبیه سازی شده در آخر پارامترهای بهینه‌ی این الگوریتم برای حالت مستقیم برابر با و و برای حالت غیر مستقیم برابر با و به دست آمدند. با این مقادیر بهینه خطاهای RMS برای حالت مستقیم و غیر مستقیم به ترتیب برابر با و محاسبه شده‌اند.
- Abstract
- Jet impingement due to its high heat transfer rate has many applications in different industries such as turbine blades cooling, electronic components and deicing of aircraft wings. So far, many researches have been done to increase the heat transfer rate in the jet impingement on the solid surface. Using a liquid-gas two phase flow can significantly increase the heat transfer rate in this type of flows. In this thesis, the heat transfer effect of an air-water two phase flow jet impingement on a flat plate is investigated theoretically. The investigation shows that the Nusselt number in two phase flow jet impingement can reach to 1.8 times of the pure water jet by increasing the air volume fraction in the constant volume flow rate of water. The maximum enhancement of the Nusselt number is observed in the stagnation point and is equal to 2.6 times of the pure water jet. Furthermore, an optimized experiment to estimate the convective heat transfer coefficient is designed based on the inverse heat conduction technique and some simulated experiments. Two methods are implemented for the convective heat transfer coefficient estimation on a flat plate; the first method tries to estimate the coefficient directly while the second one tries to calculate the convective heat transfer coefficient using an indirect method based on the heat flux estimation and temperature distribution on the plate surface. The implementing indirect method is the Beck sequential 2-D estimation function approach. Calculated optimized parameters for direct method are and for the indirect one are and . RMS errors for the direct and indirect methods are calculated and , separately. Keywords: Impingement Jet, Heat transfer enhancement, Two phases flow, Estimation of Convective heat transfer coefficient, Inverse heat conduction
