مطالعه عددی جریان انتقال حرارت جابجایی توأم سیال بینگهام در بین دو استوانه هم‌مرکز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا/ دانشگاه شهرکرد

2 هیات علمی/دانشگاه شهرکرد

3 هیات علمی/ دانشگاه شهرکرد

4 دانشگاه شهرکرد*دانشکده فنی ومهندسی

چکیده

در این مقاله، جریان دوبعدی انتقال حرارت جابجایی توأم سیال بینگهام در بین دو استوانه هم‌مرکز بدون استفاده از روش تنظیم‌کننده مورد مطالعه‌ عددی قرارگرفته است. دمای دیوار‌ داخلی، که با سرعت ثابت در حال دوران است، از دمای دیوار‌ ساکن بیرونی بیشتر است. مسئله بر اساس روش حجم محدود و با استفاده از الگوریتم غیرتکراری پیزو حل‌شده است. بدین منظور یکی از حل‌کننده‌های نرم‌افزار اپنفوم برای حل دقیق جریان بینگهام توسعه داده شد. ابتدا حل‌کننده‌ توسعه‌یافته اعتبار سنجی شد. سپس با ثابت در نظر گرفتن پارامترهای نسبت منظری ، عدد رینولدز ، عدد پرانتل و عدد گراشف ، اثر تغییرات عدد بینگهام در محدوده بر رفتارهای هیدرودینامیکی و حرارتی مسئله همچون شکل و اندازه نواحی تسلیم نشده، خطوط جریان، توزیع سرعت، عدد ناسلت موضعی و میانگین، ضریب گشتاور و توزیع تنش مماسی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش عدد بینگهام نواحی تسلیم ‌نشده توسعه می‌یابد و میزان انتقال حرارت و عدد ناسلت کاهش و ضریب گشتاور افزایش می‌یابد. همچنین بازه‌ تغییرات عدد ناسلت موضعی و تنش مماسی بر روی دیوار داخلی با افزایش عدد بینگهام کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical simulation of mixed convection of Bingham fluid between two coaxial cylinders

نویسندگان [English]

  • Hamid Raza Askarifard Jahromi 1
  • Afrasiab Raisi 2
  • behzad ghasemi 3
  • Afshin Ahmadi Nodoushan 4
1 Mechanical Engineering Department, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
2 Mechanical Engineering Department, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
3 Mechanical Engineering Department, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
4 Mechanical Engineering Department, Shahrekord University, Shahrekord
چکیده [English]

In this paper, mixed convection of Bingham fluid between two coaxial cylinders has been studied numerically without using any regularization method. The temperature of the inner rotating circle is higher than the temperature of the outer stationary circle. The finite volume method and non-iterative PISO algorithm have been employed to solve the problem. One of OpenFOAM solver, icoFoam, has been modified for solving the exact Bingham model. After validating the modified solver, it has been used to solve the problem for the following ranges of conditions: Reynolds number, Re=10, Prandtl number, Pr=10, Grashof number, Gr=500, Bingham number, 0≤Bn≤1000, and aspect ratio (AR) of 0.1. The effects of the Bingham number on flow and heat transfer characteristics such as the shape and size of the unyielded regions, streamline contours, the local and mean Nusselt number, and the torque coefficient have been investigated. The mean Nusselt number and the torque coefficient decreases and increases, respectively, when the Bingham number increases. The variation range of the local Nusselt number and dimensionless tangential stress on the inner wall decrease with Bn.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Numerical study
  • heat transfer
  • mixed convection
  • Bingham fluid
  • Two coaxial cylinders