تاثیر خروج از مرکز پره حلقوی در دسته پره‌های در معرض جریان بر روی تنش‌های حرارتی آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، مهندسی شهید نیکبخت، سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 عضو هیئت علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، گروه مهندسی مکانیک

3 گروه ریاضیات و کاربرد آن،دانشکده ریاضی، آمار و علوم کامپیوتر، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

در این مقاله، تاثیر جریان سیال گذرنده از روی یک دسته پره حلقوی با خروج از مرکزهای مختلف برروی تنش های حرارتی ایجاد شده در پره‌ها بررسی میشود. برای حل معادلات جریان در سیال و تنش حرارتی در جامد به ترتیب از روش حجم محدود با مدل RNG k-ε و المان محدود استفاده می‌شود. در این مطالعه تاثیر 2 گام و 4 ارتفاع پره بر روی میزان تنش حرارتی ایجاد شده در پره ها بررسی میگردد. سپس در هر ارتفاع پره، اثر 5 خروج از مرکز به منظور کاهش تنش های حرارتی ایجاد شده در پره‌ها در نظر گرفته میشود. نتایج به دست آمده نشان میدهد که در هر ارتفاع پره، یک خروج از مرکز بهینه وجود دارد که میزان تنش حرارتی در پره در آن حالت از بقیه حالات کمتر است. همچنین نتایج به دست آمده نشان میدهد که بیشترین درصد کاهش تنش در پره نسبت به حالت بدون خروج از مرکز در هر دو گام 4 و 8 میلی‌متر مربوط به ارتفاع 4 میلی‌متری پره و به ترتیب بیش از 30 %و 35% می باشد. همچنین در گام 4 میلی متر در ارتفاع های مختلف 2، 4، 6 و 8 میلی‌متر به ترتیب خروج از مراکز بهینه در مکان‌های 25/0، 5/1، 25/2، 3 و در گام 8 میلی متر به ترتیب خروج از مراکز بهینه در مکان‌های، 5/0، 5/1، 25/2، 3 واقع میگردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of the eccentricity of the annular fin in the bundle of fins exposed to flow on its thermal stresses

نویسندگان [English]

  • Mohammad abbasi shirg 1
  • samira payan 2
  • mojtaba hosseini 3
1 Department of Mechanical Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Department of mechanical engineering, University of Sistan and Baluchestan, Iran
3 Department of mathematics, University of Sistan and Baluchestan.Zahedan,Iran
چکیده [English]

In this paper, the effect of the passed fluid flow around a fin in the bundle of annular fins with different eccentricity on thermal stresses created in it is discussed. To solve the turbulent fluid flow equations and thermal stress in solid, the volume element with k-ε model and finite element methods are used, respectively. The results are obtained for 2 fin spacing and 4 heights of fins. Then, in each fin height, the effect of 5 eccentricities on decrease of thermal stress are considered. The results show that at each fin height there is an optimal eccentricity for which the thermal stress in the fin reaches its minimum value. The results show that the maximum decrease of thermal stress in optimal eccentricity related to fin heigh 4mm for both fin spacing of 4 mm and 8mm are 30 , 35% respectively. Also, in fin spacing of the 8 mm at different heights of 8, 6, 4, and 2 mm, the optimal eccentricities are 3, 2.25, 1.5, and 0.5 mm, respectively and in fin spacing of the 4 mm at different heights of 8, 6, 4, and 2 mm, the optimal eccentricities are 3, 2.25, 1.5, and 0.25 mm, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Finite element method
  • Finite volume method
  • Eccentricity
  • Thermal stress
  • Turbulent flow