نویسندگان
دانشگاه اصفهان
چکیده
در این پژوهش، پدیده همرفت دوپخشی ترکیبی ناپایا در کاواک‌های مربعی با یک و دو دیواره متحرک با کمک الگوریتم عددی سیمپل مطالعه و با هم مقایسه شدند. دماها و غلظت‌های جرمی یکنواخت اما متفاوت روی دیواره‌های افقی کاواک‌های یاد شده فرض شدند. شاره مورد نظر (هوا) تراکم ناپذیر و نیوتنی فرض شد. در گام اول روش عددی مورد استفاده با کمک نتایج عددی پژوهش‌های پیشین اعتبارآزمایی گردید. سپس شبیه‌سازی‌ها برای بازه‌ای تقریباً گسترده از عدد ریچاردسون اجرا شد تا مطالعه همه رژیم‌های همرفت ممکن باشد. نتایج شبیه‌سازی‌های عددی نشان داد انتقال گرما و جرم همرفتی با افزایش عدد ریچاردسون کاهش می‌یابد. همچنین مد رسانشی انتقال گرما در سراسر کاواک با افزایش عدد ریچاردسون زیاد می‌شود به طوری که هردو کاواک در رژیم همرفت آزاد در حالتی شبه رسانشی قرار دارند. علاوه بر این مشاهده شد حرکت هم‌زمان اما در سوی مخالف دیواره‌ها سبب افزایش سهم نیروهای مکانیکی در کاواک‌های با دو دیواره متحرک و در پی آن افزایش گرمای همرفتی منتقل شده در ایشان نسبت به کاواک‌های با یک دیواره متحرک می‌شود. با مطالعه نمایه سرعت‌ها نیز معلوم شد که افزایش عدد ریچاردسون سبب افت شتاب‌گیری شاره به ویژه در نزدیکی دیواره افقی پایینی می‌گردد. مطالعه آنتروپی و انرژی هردو سامانه نشان داد که هردوی ایشان با زیاد شدن عدد ریچاردسون کم می‌شوند و شاره در کاواک‌های با دو دیواره متحرک آنتروپی و انرژی بیشتری دارد.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
The comparison of double-diffusive mixed convection in square driven cavities with one and two moving lids
نویسندگان [English]
- Omid Ghaffarpasand
- Mohsen Mohebinejad
چکیده [English]
In this study, the unsteady double-diffusive mixed convection in the one and two-sided lid-driven cavities are studied and compared together using numerical SIMPLE algorithm. Uniform but different temperatures and mass concentrations are assumed at horizontal walls. The used fluid (pure air) was assumed incompressible and Newtonian. The used numerical method is firstly validated against previously published numerical results. Then, the numerical simulations were carried out for almost a wide range of Richardson number, whereby the study of various convection regimes would be possible. Results show that the convection heat and mass transfer are reduced with increasing Richardson number. The conductive mode of heat transfer is enhanced by increasing Ri value, so cavities are quasi-conductive domains when fluid flow was dominated by free convection. It was also observed that the heat and mass are better transferred in two-sided lid-driven cavities with respect to the other ones which was due to the extra mechanical forces imposed by the two-sided lids movement. The velocity profile variations demonstrate that the flow is decelerated with increasing Richardson number especially near the bottom horizontal wall. It has also been found that both of entropy generation and total kinetic energy reduce as either Richardson number enhances or two-sided lids movement reduces to one-sided lid movement.
کلیدواژه‌ها [English]
- double-diffusive convection
- diffusion
- conduction
- heat and mass transfer
- entropy
2. K Khanafer and K Vafai, Numerical Heat Transfer: Part A: Applications 42, 5 (2002) 465.
3. L Florio and A Harnoy, International Journal of Thermal Sciences 46, 1 (2007) 76.
4. C Cha and Y Jaluria, International Journal of Heat And Mass Transfer 27, 10 (1984) 1801.
5. P O Iwanik and W K Chiu, Numerical Heat Transfer A: Applications 43, 3 (2003) 221.
6. M Hasan and A Mujumdar, International Journal of Energy Research 9, 2 (1985) 129.
7. S Singh and M Sharif, Numerical Heat Transfer A: Applications 44, 3 (2003) 233.
8. R Iwatsu and J M Hyun, International Journal of Heat and Mass Transfer 38, 18 (1995) 3319.
9. HF Oztop and I Dagtekin, International Journal of Heat and Mass Transfer 47, 8 (2004) 1761.
10. D Maiti, A Gupta, and S Bhattacharyya, Journal of Heat Transfer 130, 12 (2008) 122001.
11. B Ghasemi and S Aminossadati, Numerical Heat Transfer A: Applications 54, 7 (2008) 726.
12. W Shi and K Vafai, Numerical Heat Transfer A: Applications 57, 10 (2010) 709.
13. M M Rahman, H F Oztop, A Ahsan, M A Kalame, and Y Varolb, International Communication in Heat and Mass Transfer 39 (2012) 264.
14. K Ghachem, L Kolsi, C Maatki, A K Hussein, and M N Borjini, International Communication in Heat and Mass Transfer 39 (2012) 869.
15. R Alvarado-Juárez, G Álvarez, J Xamán, and I Hernández-López, Numerical study of Conjugate Heat and Mass Transfer in a Solar Still Device. Desalination 325 (2013) 84.
16. S Saha, S Mojumder, MM Rahman, MAH Mamun, S Mekhilef, and R Saidur, “Effect of Lewis Number on Unsteady Double-Diffusive Induced Flow in a Triangular Solar Collector With Corrugated Wall”, Proceding in Engineering 90 (2014) 418.
17. Sh Chen, B Yang, X Xiao, and C Zheng, International Journal of Heat and Mass Transfer 87 (2015) 447.
18. M B Uddin, M M Rahman, M A H Khan, R Saidur, and T A Ibrahim, Alexandria Engineering Journal 55, 2 (2016) 1165.
19. MM Gholizadeh, R Nikbakhti, J Khodakhah, and A Ghasemi, Alexandria Engineering Journal. 55, 2 (2016) 779.
20. K Ghachem, L Kolsi, C Maatki, A Alghamdi, H F Oztop, M N Borjini, H B Aissia, and Al-Salem K International Journal of Thermal Sciences 110 (2016) 241.
21. A Barletta and E Zanchini, International Journal of Heat and Mass Transfer 42, 16 (1999) 3169.
22. G h Kefayati, International Journal of Heat and Mass Transfer 94 (2016) 582.
23. T Cheng, International Journal of Thermal Sciences 50, 2 (2011) 197.
24. S Patankar, “Numerical Heat Transfer and Fluid Flow”, Hemisphere, Washington DC (1980).
25. N Ouertatani, N B Cheikh, B B Beya, T Lili, and A Campo, International Journal of Thermal Sciences 48, 7 (2009) 1265.
26. M A Teamah and W M El-Maghlany, International Journal of Thermal Sciences 49, 9 (2010) 1625.
27. R Schreiber and H Keller, Journal of Computational Physics 49, 2 (1983) 310.
)