تحلیل عددی انتقال حرارت جریان آشفته رفت و برگشتی در مبدل حرارتی موتور استرلینگ | ||
| مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
| مقاله 17، دوره 5، شماره 4، دی 1394، صفحه 187-200 اصل مقاله (1.71 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2015.676 | ||
| نویسندگان | ||
| محمدرضا آزموده1؛ علی کشاورز ولیان* 2؛ حجت صابری نژاد3؛ علیرضا بتوئی3 | ||
| 1دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک - تبدیل انرژی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران | ||
| 2دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران | ||
| 3دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک - تبدیل انرژی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران | ||
| چکیده | ||
| تحلیل جریان رفت و برگشتی به دلیل ماهیت متفاوت آن نسبت به جریان یک‌جهته دارای اهمیت می‌باشد. یکی از کاربردهای مهم جریان رفت و برگشتی در مبدل موتور استرلینگ است. در این پژوهش تحلیل عددی سه بعدی جریان رفت و برگشتی در مبدل موتور استرلینگ در بازه وسیعی از دامنه بالای نوسانات جابجایی سیال (100-20) و فرکانس های بالا (130-30 هرتز) و فشار کاری سیال (5/11-25/5 بار) انجام شده است. جریان در این مبدل، تراکم‌پذیر و آشفته در نظر گرفته شده و ضمن بررسی خصوصیات جریان و تاثیر آن بر انتقال حرارت در مبدل، اثر تغییر فرکانس، دامنه جابجایی سیال، فشار کاری و نوع سیال جهت بهبود انتقال حرارت بررسی شده‌است. با این تغییرات مشخص شد که افزایش فرکانس نوسان سیال، افزایش فشار سیال و افزایش جابجایی بی بعد سیال موجب بهبود انتقال حرارت در مبدل موتور می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که افزایش هشتاد درصدی در جابجایی بی بعد سیال، فرکانس نوسانی سیال و فشار کاری سیال به ترتیب به میزان 14، 9 و20 درصد، عدد ناسلت متوسط را افزایش می‌دهد. مشخص می‌شود که با جایگزینی گاز هیدروژن به جای هلیوم، 48 درصد به عدد ناسلت متوسط افزوده می‌شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| مدلسازی عددی؛ جریان رفت و برگشتی؛ انتقال حرارت؛ موتور استرلینگ | ||
| مراجع | ||
|
[1] Richardson EG, Tyler E (1929) The transverse velocity gradient near the mouths of pipes. Proc Phys Soc Lond 42: 1-15. [2] Simon TW, Seume JR (1988) A survey of oscillating flow in Stirling engine heat exchangers. NASA Contractor Report 182108. [3] Uchida S (1956) The pulsating viscous flow superposed on the steady laminar motion of incompressible fluid in a circular pipe. ZAMP 7: 403-422. [4] Iwabuchi M, Kanzaka M (1982) Experimental Investigation into Heat Transfer under the Periodically Reversing Flow Condition in a Heated Tube. J Mech Engineers 24(82): 135-139. [5] Zhao T, Cheng P (1995) A numerical solution of laminar forced convection in a heated pipe subjected to reciprocating flow. Int J Heat Mass Tran 38(16): 3011-3022. [6] Zhao T, Cheng P (1996) Experimental studies on the onset of turbulence and frictional losses in an oscillatory turbulent pipe flow. Int J Heat Fluid Fl 17: 356-362. [7] Moschandreou T, Zamir M (1997) Heat transfer in a tube with pulsating flow and constant heat flux. Int J Heat Mass Tran 40: 2461-2466. [8] Hemida H, Sabry M, Abdel-Rahim A (2002) heoretical analysis of heat transfer in laminar pulsating flow. Int J Heat Mass Tran 45: 1767-1780. [9] Gul H, Akpinar E (2007) Investigation of heat transfer and exergy loss in oscillating circular pipes. Int Commun Heat Mass 34(1): 93-102. [10] Xiao G et al (2014) Study on oscillating flow of moderate kinetic Reynolds numbers using complex velocity model and phase Doppler anemometer. J Appl Energy 130: 830-837. [11] Wilcox DC (1994) Turbulence modeling for CFD. DCW Industries, Inc. [12] هوشنگ مزدک و همکاران (1390) ارائه الگوی ریاضی دینامیکی-ترمودینامیکی موتور استرلینگ جهت بهبود بازده و توان تولیدی. فصلنامه تحقیقات موتور. 23: 72-85. [13] Mabrouk MT, Kheiri A, Feidt M (1956) Displacer gap losses in beta and gamma Stirling engines. Energy 72: 135-144. [14] Cheng CH, Ying J (2014) Numerical model for predicting thermodynamic cycle and thermal efficiency of a beta-type Stirling engine with rhombic-drive mechanism. Renew Energ 35(11): 2590-2601. [15] Changzhao P, Zhou Y, and Wang J (2014) CFD study of heat transfer for oscillating flow in helically coiled tube heat-exchanger. Comput Chem Eng 69: 59-65. [16] Kyung H, Mounir BI (1992) Laminar/turbulent oscillating flow in circular pipes. Int J Heat Fluid Fl 13(4). [17] مهدی صنیعی نژاد (1388) مبانی جریانهای آشفته و مدلسازی آنها، نشر دانشنگار. [18] Wang C, Zhang N (2005) Numerical analysis of heat transfer in pulsating turbulent flow in a pipe. Int J Heat Mass Tran 48: 3957-3970. [19] Ismael JO, Cotton MA (1996) Calculations of wall shear stress in harmonically oscillated turbulent pipe flow using a low-Reynolds-number k–e model. J Fluid Eng-T ASME 118(1): 189-194. [20] Launder BE, Spalding DB (1974) The Numerical Computation of Turbulent Flows. Comput Method Appl M 3: 269-289. [21] Guo LJ et al (2002) Transient convective heat transfer of water flow in a tube under pressure drop type oscillations. Int J Heat Mass Tran 45: 533-542. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,665 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,796 |
||