دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 شماره 3 (Special Issue) 2021 05 22 Two-dimensional simulation of nucleation pool boiling and investigation of phase change mechanism at low heat fluxes شبیه‌سازی دوبُعدی جوشش هسته‌ای استخری و بررسی مکانیزم تغییر فاز در شارهای حرارتی پایین 1883 1896 3785 10.22060/mej.2020.17100.6511 FA مریم حسنی دانشکده‌ی مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران رامین کوهی کمالی گیلان*مهندسی مکانیک 0000-0002-8004-0242 Journal Article 2019 09 23 In the present study, nucleation pool boiling of the saturated refrigerant R-245fa on the horizontal tube at a pressure of 123.8 kPa and temperature of 20°C under different heat fluxes (18-27 kW/m²) has been numerically simulated and the details of the flow are investigated. Numerical simulation is carried out based on the volume of fluid model with a piecewise linear interface construction method, without pre-determined bubbles by Lee phase change model and surface tension model of continuum surface force. The importance of this study and the numerical model, in addition to its industrial applications at nuclear reactors and flooded evaporators, is the model validation at predicting boiling portion of forced falling or climbing flows on horizontal tubes or bundle of tubes. The heat transfer coefficient of the present model, in comparison with the experimental data at two heat fluxes of 18 and 24 kW/m² and the results of pool boiling Cooper correlation at heat fluxes of 18-27 kW/m² has the maximum error of 6.67% and 8.64%, respectively. In addition, in this study, bubble nucleation and its departure from the tube wall and superheated liquid beside the wall, liquid and bubble temperature and modality of fluid movement due to the generated bubbles around the tube have been studied. <span lang="FA">در پژوهش حاضر، جوشش هسته‌ای استخری مبرد </span><span dir="LTR">R-245fa</span> <span lang="FA">در شرایط اشباع روی یک لوله‌ی افقی در فشار </span><span dir="LTR">kPa</span><span lang="FA"> 8/123 و دمای </span><span dir="LTR">°</span><span dir="LTR">C</span><span lang="FA"> 20 تحت شارهای حرارتی مختلف (بین </span><span dir="LTR">kW/m²</span><span lang="FA"> 18 تا 27) به صورت عددی شبیه‌سازی شده و جزئیات جریان در آن مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه‌سازی عددی توسط مدل چندفازی حجم سیال با بازسازی هندسی سطح مشترک، بدون ایجاد هسته‌ی حباب‌های اولیه توسط مدل تغییر فاز لی و مدل کشش سطحی نیروی سطحی پیوسته صورت پذیرفته است. اهمیت این مطالعه و ایجاد این مدل عددی، علاوه بر اهمیت صنعتی جوشش استخری در طراحی رآکتورهای هسته‌ای و اواپراتورهای مغروق در سیال، در اعتبارسنجی مدل عددی در پیش‌بینی سهم جوشش در جریان‌های اجباری فیلم‌ریزان یا بالارونده روی لوله یا دسته‌لوله‌ی افقی است. ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی مدل عددی ایجادشده در مقایسه با داده‌های تجربی در دو شار حرارتی </span><span dir="LTR">kW/m²</span><span lang="FA">18 و 24، حداکثر 67/6% خطا داشته و در مقایسه با رابطه‌ی جوشش کوپر در شارهای حرارتی </span><span dir="LTR">kW/m²</span><span lang="FA">18 تا 27، حداکثر 64/8% متفاوت است. علاوه بر این، در این بررسی، روند حباب‌زایی و کنده‌شدن حباب‌ها از دیواره‌ی لوله و مایع مافوق اشباع کناره‌ی آن، دمای مایع و حباب و نحوه‌ی حرکت جریان تحت اثر حباب‌های ایجادشده در اطراف لوله مورد مطالعه قرار گرفته است.</span> https://mej.aut.ac.ir/article_3785_44feb0096faa8326192570788b38c1d1.pdf