عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر امواج فشاری در افزایش انتقال حرارت در جریان بین صفحه موازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1848;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 46573
- تاریخ دفاع
- ۲۹ آذر ۱۳۸۹
- دانشجو
- سیدصلاح الدین حسینی
- استاد راهنما
- حسین شکوهمند
- چکیده
- در این تحقیق افزایش انتقال حرارت جابجایی حاصل از امواج فشاری اکواستیکی در جریان رفت و برگشتی بین دو صفحه موازی(یک کانال دوبعدی) بصورت عددی مدلسازی و بررسی شد. به منظور ایجاد امواج فشاری در گاز داخل کانال دو طرف کانال با استفاده از دو دیواره بسته شده و دیواره ی سمت چپ با یک فرکانس مشخص حرکت نوسانی انجام میدهد. میدان جریان و انتقال حرارت که توسط امواج فشاری (امواج اکواستیکی) در گاز بین دو صفحه ی تخت ایجاد می شود به صورت عددی و با استفاده از روش عددی صریح-ضمنی اختلافات جزئی شبکه ای بولتزمن IMEX LBM مدلسازی گشت. جریانهای ثانویه ی حاصل از برخورد امواج فشاری و دیواره های کانال با دقت مدلسازی شد و این نتیجه حاصل شد که این جریانها ی ثانویه دارای ساختار چرخشی بوده و گرادیانهای درجه حرارت در دیواره های کانال را تحت تاثیر قرار می دهند و باعث افزایش میزان مخلوط شدن سیال و انتقال حرارت جابجایی از دیواره های کانال می شوند. به علاوه تاثیر اختلاف دمای دیواره های بالایی و پایینی کانال بر ساختار و قدرت جریانهای اکوستیکی بررسی شد. در قسمت دوم از این تحقیق با استفاده از مدل عددی ارائه شده در قسمت قبل یک یخچال ترمواکواستیکی بصورت عددی مدلسازی شده است. برای مدلسازی و مطالعه پدیده ترمو اکواستیک از یک مدل دوبعدی استفاده شده است. ایجاد گرادیان درجه ی حرارت در طول صفحه ی استک(صفحات بالایی و پایینی کانال) مدلسازی و با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد. همچنین در زمانهای مختلف پروفیل دما در طول صفحه ی استک نمایش داده شده و این نتیجه حاصل شد که با گذشت زمان در اثر پدیده ی ترمو اکو استیک اختلاف دمای دو طرف صفحه ی استک افزایش می یابد. به علاوه تاثیر ضریب هدایت حرارتی در صفحه ی استک بر روی اختلاف دمای دو سر استک بررسی شده و به این نتیجه رسیدم که با کاهش ضریب هدایت حراتی در صفحه ی استک میزان گرادیان درجه حرارت در این صفحات افزایش می یابد.
- Abstract
- Acoustic wave induced convection and transport phenomena in gases, inside a closed channel, by mechanical acoustic source are numerically studied using very accurate Implicit Explicit Finite Difference Lattice Boltzmann Method (IM-EX LBM) . In order to generate the pressure waves in gases inside channel the right hand side of channel is closed by a rigid wall and left wall is vibrating with a specified amplitude and angular frequency. First, the characteristics of mechanically induced pressure waves in frequencies around the resonant frequency of the gas column inside channel are investigated and we ended up with this conclusion that in resonant frequency the generated pressure waves inside channel have biggest amplitude. In Second step, Secondary flows (acoustic streaming) which are a result of interaction between pressure waves and viscous boundary layer of channel are found to enhance mixing and heat transfer. Secondary flow fields are also found to be significantly affected by temperature gradients in the flow field. Furthermore it is t found that the temperature difference between top and bottom walls of channel affects the structure and strength of acoustic streaming. Finally, the numerical model is applied to simulate transport in a thermo acoustic refrigerator. The temperature separation along a stack (composed of thin low-conductivity parallel plates) and the cooling effect are successfully predicted. Also the effect of thermal conductivity of stack plates on cooling effect of thermo acoustic refrigerator investigated.
