بررسی فرآیند ذوب دوبعدی درون محیط متخلخل با اعمال شرط عدم تعادل دمای محلی در حضور شرط مرزی سینوسی با روش بولتزمن شبکه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 زنجان-مهندسی- گروه مهندسی مکانیک

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

مقاله حاضر، به بررسی اختلاف دمای محلی، میان ماده تغییر فاز دهنده و محیط متخلخل دوبعدی طی فرآیند ذوب با نظر گرفتن جابجایی طبیعی و اعمال شرط مرزی سینوسی، می‌پردازد. بدین منظور از تابع توزیع چگالی، برای حل معادله تکانه و از دو تابع توزیع جداگانه برای حل معادلات انرژی جهت محاسبه اختلاف دمای محلی و کسر مایع ماده تغییر فاز دهنده، استفاده شده است. بررسی تأثیر پارامترهایی نظیر دامنه و فرکانس نوسان و عدد اسپارو بر درصد اختلاف دمای محلی و مقایسه کسر مایع در دو حالت حضور و عدم حضور جابجایی طبیعی، از اهداف این مقاله است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش فرکانس نوسان از 1 به 3، درصد اختلاف دمای محلی از 44/41 % به 53/67 % افزایش یافته و با افزایش دامنه نوسان از 1 به 3، درصد اختلاف دمای محلی از 44/41 % به 56/20 % کاهش می‌یابد. همچنین، با افزایش عدد اسپارو از 322 به 6000، درصد اختلاف دمای محلی از 44/41 % به 21/4 % کاهش می‌یابد. از سوی دیگر، مشاهده می‌شود که با تغییر فرکانس نوسان، کسر مایع نسبت به شرایط رسانش محض تغییر چندانی نمی‌کند؛ حال آنکه با افزایش دامنه نوسان، درصد انحراف کسر مایع نسبت به رسانش محض، افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of 2D melting process within a porous medium considering local thermal nonequilibrium condition in the presence of sinusoidal boundary condition by lattice Boltzmann method

نویسندگان [English]

  • Taghilou Taghilou 1
  • Seyed Alireza Safavi 2
1 زنجان-مهندسی- گروه مهندسی مکانیک
2 Master graduate, Faculty of Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

This paper investigates the local temperature difference between the phase change material and porous medium during two-dimensional melting process by considering natural convection and applying sinusoidal boundary condition. Hence, the density distribution function is used to solve momentum equations and two separate distribution functions are used to solve energy equations to calculate local temperature difference and liquid fraction of the phase change material. Also, effect of parameters such as amplitude and frequency of oscillation and Sparrow number on the percentage of local temperature difference and comparison of liquid fraction in the presence and absence of natural convection, are studied. Results show that with increasing frequency from 1 to 3, percentage of local temperature difference increased from 41.44% to 67.53% and with increasing oscillation amplitude from 1 to 3, percentage of local temperature difference is reduced from 41.44% to 20.56%. Also, by increasing the Sparrow number from 322 to 6000, percentage of local temperature difference decreases from 41.44% to 4.21%. Also, it is observed that by changing oscillation frequency, liquid fraction does not change much compared to the conditions of pure conduction; however, as the amplitude of oscillation increases, the percentage of deviation of liquid fraction from the pure conduction increases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Melting process
  • Porous medium
  • local thermal non-equilibrium condition
  • oscillating boundary temperature
  • Lattice Boltzmann method