شبیه سازی خنک کاری لوله دارای پره به همراه صحت سنجی مقاله

شبیه سازی خنک کاری لوله دارای پره به همراه صحت سنجی مقاله


پروژه حاضر به شبیه سازی فرایند خنک کاری یک لوله دارای پره توسط جریان هوا پرداخته است. این شبیه سازی براساس داده های موجود در یک مقاله مرجع معتبر انجام گرفته و نتایج حاصل از آن با نتایج موجود در مقاله مقایسه و صحت سنجی شده است.

نقد و بررسی : شبیه سازی خنک کاری لوله دارای پره به همراه صحت سنجی مقاله

شرح مسأله

مسأله حاضر به شبیه سازی فرایند خنک کاری یک لوله دارای پره توسط جریان هوا پرداخته است. شبیه سازی براساس داده های موجود در مقاله مرجع [1] انجام گرفته و نتایج حاصل از آن با نتایج موجود در مقاله مقایسه و صحت سنجی شده است. در مدل واقعی، یک لوله با طولی معین وجود دارد که در راستای طولی آن، چند ردیف پره به صورت محیطی دورتادور لوله قرار گرفته اند. پس لوله ای با چند ردیف پره از جنس فولاد در مدل کلی وجود دارد که در این شبیه سازی، فقط بخشی از آن با استفاده از شرط مرزی تقارنی مدل می شود. جریان هوای آزاد با دمایی برابر با 313.15 کلوین و سرعتی مطابق با مقدار رینولدزی تعریفی به سمت پره های لوله حرکت می کند و فرایند انتقال حرارت را انجام می دهد. فرض بر این شده است که دیواره داخلی لوله دارای شرط مرزی دما ثابت معادل با 473.15 کلوین می باشد. هدف از کار حاضر، بررسی فرایند انتقال حرارت و میزان خنک کاری لوله دارای پره در اعداد رینولدز مختلف است که با استفاده از مقدار عدد ناسلت مشخص می گردد.

 

 

گام اول) ترسیم هندسه و شبکه بندی
مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم افزار design modeler طراحی شده است. مدل شامل یک ناحیه مستطیلی با عمق کم به عنوان ناحیه مخصوص جریان هوای آزاد حول پره های لوله می باشد. همچنین یک لوله با پره های قرار گرفته بر روی دیواره بیرونی آن درون این فضای جریان هوا تعریف شده است که تعداد پره های آن 24 می باشد و به صورت صاف و بدون زاویه ترسیم شده اند. از آنجایی که مدل در راستای قائم دقیقاً متقارن می باشد؛ مدلسازی به صورت نیمه در ناحیه محاسباتی انجام گرفته است.

 

 

شبکه ­بندی مدل حاضر با استفاده از نرم ­افزار ansys meshing انجام گرفته است. شبکه سازمان یافته انجام گرفته و تعداد سلول­ های تولیدی در این مدلسازی برابر 356240 می باشد.

 

 

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

برای شبیه ­سازی مدل حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

  • شبیه­ سازی براساس دیدگاه مبتنی بر فشار (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه ­سازی در هر دو حالت سیالاتی و انتقال حرارتی انجام گرفته است.
  • شبیه ­سازی حاضر از نظر زمانی پایا (steady) می­باشد؛ یعنی ترم زمان در حل مسأله لحاظ نشده است.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی مدل نادیده گرفته شده است.

 

خلاصه ­ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول زیر آمده است:

 

 

گام سوم) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند شبیه سازی، مقدار عدد ناسلت بر روی دیواره لوله محاسبه شده است و با مقادیر موجود در نمودار شکل 6 مقاله مقایسه و اعتبارسنجی شده است. این مقایسه مقدار عدد ناسلت در سه رینولدز مختلف شامل 2000 و 5000 و 10000 انجام گرفته است.

 

 

همچنین پس از پایان فرایند حل، کانتورهای دو بعدی مربوط به فشار، سرعت، و دما و همچنین بردارهای سرعت دو بعدی به دست آمده اند. نتایج حاصل در شکل­های 3 الی 6 نشان داده شده است.

 

 

reference

B. Anoop, C. Balaji, K. Velusamy, A characteristic correlation for heat transfer over serrated finned tubes, Annals of Nuclear Energy, 2015

 

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “شبیه سازی خنک کاری لوله دارای پره به همراه صحت سنجی مقاله”

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
logo-samandehi