پایان نامه مطالعه انتقال حرارت ترکیبی جابه­ جایی-تابشی در جریان آشفته داخل مجراهایی با انبساط ناگهانی

دانلود پایان نامه

دانشگاه شهید باهنر کرمان

دانشکده فنی و مهندسی

بخش مهندسی مکانیک

پایان نامه تحصیلی برای دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی

 مطالعه انتقال حرارت ترکیبی جابه­ جایی-تابشی در جریان آشفته داخل مجراهایی با انبساط ناگهانی

استاد راهنما:

دکتر سید عبدالرضا گنجعلیخان نسب

 

چکیده

در مطالعه حاضر، جریان آشفته با جابه‌جایی اجباری در حضور گاز تشعشعی، در ناحیه توسعه یافتگی یک کانال‌ افقی دو بعدی با پله‌ پسرونده، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. سیال عامل همانند یک محیط خاکستری در جذب، صدور و پخش تشعشع شرکت می­کند. جهت بدست آوردن توزیع سرعت و دما در داخل کانال، معادلات دو بعدی ناویراستوکس و انرژی همراه با معادلات مربوط به انرژی جنبشی و نرخ اتلاف انرژی هر یک از میدان­های سرعت و دما در جریان آشفته، به صورت عددی حل می‌گردند. در این راستا برای شبیه سازی جریان آشفته از مدل k-ε توسعه یافته[1] استفاده شده است. برای محاسبه جمله تشعشع در معادله انرژی، معادله انتقال تشعشع[2] به صورت عددی و با روش طول‌های مجزا[3] حل شده و توزیع شار تشعشعی داخل جریان گاز محاسبه می‌شود. فرم جداسازی شده معادلات حاکم، توسط روش حجم محدود بدست آمده و با استفاده از الگوریتم سیمپل حل می‌شوند. نتایج حل عددی به صورت رسم نمودارهایی برای بررسی اثرات عدد تشعشع- هدایت، ضریب ‌البدو و ضخامت نوری بر روی رفتار انتقال حرارت جریان گاز ارائه شده است. همچنین سازگاری خوبی بین نتایج عددی بدست آمده از مطالعه حاضر با نتایج مطالعات قبلی برقرار است.

کلمات کلیدی: پله‌پسرو، جریان اجباری آشفته، انتقال حرارت تشعشعی، روش طول‌های مجزا

فهرست مطالب
عنوان  ——————————————————————–  صفحه
فصل اول: مقدمه     ………………………… 1
1-1 مقدمه     …………………………….. 2
1-2 بررسی مقالات و مطالعات انجام شده     ……….. 2
1-3 هدف از مطالعه حاضر     ………………… 5
فصل دوم: شرح مسئله و معادلات حاکم     …… 6
2-1 مقدمه     …………… 7
2-2 هندسه مسئله     …………. 7
2-3 مروری بر خواص جریان آشفته در مقایسه با جریان آرام
8
2-4 تعاریف     ………. 9
2-4-1 طول مقیاس کولموگروف     ….. 9
2-4-2 شدت آشفتگی     …………… 10
2-4-3 زمان مقیاس آشفتگی     ……….. 11
2-5 معادلات حاکم بر جریان آشفته
11
2-5-1 معادله پیوستگی در جریان آشفته
12
2-5-2 معادله مومنتوم در جریان آشفته
12
2-5-3 معادله انرژی در جریان آشفته
13
2-5-4 معادله انرژی آشفتگی در جریان آشفته
14
2-5-5 تنش برشی در جریان آشفته
15
2-6 مدل سازی جریان آشفته و مدل­های آشفتگی
16
2-7 روابط اساسی حاکم بر ویسکوزیته گردابی
17
2-7-1 ارتباط اساسی ویسکوزیته گردابی بوزینسک
17
2-8 مدل­های ویسکوزیته گردابی
19
2-8-1 مدل­های دو معادله­ای      19
2-8-2 مدل استاندارد k-ε      20
2-8-3 مدل توسعه یافته k-ε      22
2-9 معادلات حاکم بر مسئله
23
2-9-1 معادلات حاکم بر جریان
23
2-9-2 شرایط مرزی
26
2-9-3 معادلات تشعشعی
27
2-9-4 محاسبه گرادیان شار حرارتی تشعشعی (  )
28
2-10 معادلات بدون بعد
29
2-11 پارامترهای مورد بررسی
31
2-11-1 دمای متوسط
31
2-11-2 عدد نوسلت
31
فصل سوم: روش حل معادلات
33
3-1 مقدمه
34
3-1-1 روش اختلاف محدود
35
3-1-2 روش المان محدود
35
3-1-3 روش حجم محدود
35
3-2 شبکه محاسباتی و حجم‌های کنترلی
36
3-3 روش طول­های مجزا
38
3-3-1 معادلات طول­های مجزا
39
3-3-2 انتخاب جهت در روش طول­های مجزا
41
3-4 گسسته کردن معادلات تشعشعی با روش طولهای مجزا
41
3-5 حل معادلات جبری خطی
46
3-6 فضای شبکه
47
3-7 روش حل و برنامه کامپیوتری
47
3-8 همگرایی
48
3-9 محاسبه عدد نوسلت و دیگر پارامترها
50
فصل چهارم: بررسی نتایج      51
4-1 مقدمه
52
4-2 اعتبار سنجی نتایج
52
4-2-1 اعتبار سنجی نتایج انتقال حرارت به روش جابه­جایی و هدایت
52
4-2-2 اعتبار سنجی نتایج انتقال حرارت به روش تشعشع و هدایت
55
4-3 ارائه نتایج
56
4-3-1 تأثیر عدد تشعشع-هدایت
56
4-3-2 تأثیر ضریب البدو
60
4-3-3 تأثیر ضخامت نوری
62
فصل پنجم: جمع بندی، نتیجه­گیری و پیشنهادات
64
5-1 جمع بندی
65
5-2 نتیجه­گیری
66
5-3 پیشنهادات
66
فهرست مراجع
67

برای دانلود متن كامل پایان نامه اینجا كلیك كنید 

Leave a comment