عنوان	بررسی انتقال حرارت جابجائی طبیعی از یک استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل اشباع با استفاده از مدل عدم تعادل حرارتی موضعی
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	محیط متخلخل، جریان طبیعی، لایه مرزی، عدم تعادل حرارتی موضعی
چکیده	چکیده: در این رساله، دو مدل متداول مورد استفاده، برای مطالعه انتقال حرارت جابهجایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل اشباع شده، مورد بررسی قرار گرفتهاند. در اولین حالت، معادلات ناویر استوکس سهموی شده برای انتقال حرارت جابهجایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل نامتناهی اشباع شده با سیال نیوتنی، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، ابتدا با استفاده از معادلات سهموی شده، معادلات حاکم بر مسأله ساده شدهاند و این معادلات که ماهیت سهموی دارند، با استفاده از تغییر متغیر به یک ناحیه محاسباتی مستطیلی شکل انتقال یافتهاند. سپس با استفاده از روش عددی کلر باکس که یک روش ضمنی تفاضل محدود میباشد، حل شدهاند. در ادامه، انتقال حرارت جابهجایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل نامتناهی اشباع شده، با استفاده از نرمافزار کامسول و با بهکارگیری معادلات کامل اندازه حرکت و انرژی، شبیه سازی شدهاند. سپس، نتایج بهدست آمده از این دو مدل حل، با یکدیگر مقایسه شدهاند و میزان اختلاف نتایج این دو مدل بررسی شده است. در این رابطه، تاثیر پارامترهای مختلف جریان و ماتریس جامد مانند عدد رایلی، نسبت ضریب رسانش، نسبت قطر، تخلخل و عدد بیو بر میزان اختلاف دو مدل مورد-مطالعه قرار گرفته است. مقایسه نتایج حاکی از این موضوع است که در مقادیر بالای نسبت رسانش و نسبت قطر و مقادیر کوچک تخلخل و عدد بیو، اختلاف نتایج دو مدل استفاده شده افزایش مییابد و بهتر است از معادلات کامل برای بررسی انتقال حرارت استفاده نمود. درواقع هر پارامتری که تاثیر ماتریس جامد در انتقال حرارت رسانش را افزایش دهد، باعث افزایش اختلاف نتایج معادلات سهموی شده و معادلات کامل میشود. در حالت دوم، مدل تعادل حرارتی موضعی (هم دمایی سیال و ماتریس جامد) برای انتقال حرارت جابهجایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل نامتناهی اشباع شده، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، فرض عدمتعادل حرارتی موضعی (دو معادله انرژی جداگانه برای سیال و ماتریس جامد) برای معادله انرژی به کار گرفته شده است و با حل معادلات حاکم بر مسأله، دمای سیال و ماتریس جامد محاسبه شدهاند. سپس، با محاسبه میانگین اختلاف دمای موضعی سیال و ماتریس جامد، به بررسی درستی فرض همدمایی سیال و ماتریس جامد پرداخته شده است. در این مطالعه، تاثیر پارامترهای مختلف جریان سیال و ماتریس جامد، بر میزان اختلاف دمای فاز سیال و جامد بررسی شده است. سپس، درستی مدل تعادل حرارتی موضعی برای معادله انرژی بررسی شده است. در ادامه این رساله، تاثیر پارامترهای مختلف بر میدان سرعت، دما و ناسلت محلی مورد بررسی قرار گرفتهاند. تاثیر پارامترهایی چون عدد رایلی، تخلخل، نسبت قطر، نسبت رسانش و نیروهای مغناطیسی بر میدان دمای سیال، دمای ماتریس جامد و میدان سرعت مورد بررسی قرار گرفتهاند. همچنین، تخلخل متغیر که موجب پدیده کانالی شدن در نزدیکی مرزها میشود، به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است. برای اعداد رایلی کوچک، که افزایش سهم انتقال حرارت رسانش به همرفت میشود، نتایج دو مدل معادلات سهموی شده و معادلات کامل، اختلاف قابل ملاحظهای دارند. برای مقادیر مختلف ضریب رسانش، نتایج ناسلت میانگین کل در دو مدل حل در حدود 38 درصد و برای مقادیر تخلخل پایین در حدود 50 درصد اختلاف دارند. اختلاف دو مدل حل در اعداد رایلی بالا کاهش یافته و برای اعداد کوچک نسبت رسانش به 11 درصد و در تخلخلهای بالا، نسبت قطر کوچک و عدد بیو بزرگ، به زیر 2 درصد خواهد رسید.
پژوهشگران	حبیب اله سایه وند (استاد راهنما)، بهنام کشاورزیان (دانشجو)