Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen DavazdahEmami,Masoud Panepour,Mahmood Meratian isfahani
محسن دوازده امامی (استاد مشاور) مسعود پنجه پور (استاد راهنما) محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Azadeh Jafarizadeh Dehaghani
آزاده جعفری زاده دهاقانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Numerical simulation of transfer of phenomena in porous media parameters affecting metal foam
Numerical simulation of traort phenomena in porous media parameters affecting metal Foam is the solid material with call structure of pore, which is recognize as “ spong”. High porouse, low pressure drope, highe thermal coefficient, and germ transition coefficient are example of foam specifications. On the other hand, physical and chemical specifications of fomas, have resulted in acknowledgeing foams as one of the main elements in desining and producing thermal transformation and catalistic materials. The porouse of presnt study is to investigate the fluide flow of thermal transfer in relation to air current with 500 K of aluminium foams( with variouse porouse percentage of 76-96 and variouse diameter of 100-500 micrometere) with 300 K. Since one of the important terms in thermal transfer is the fliude flow and geometrical parameters investigating the fluide flow affecting the fliude flow and geometrical parameres on thermal transfer was determined. For this purpose, in order to check the effect of geometrical parameters on fluide flow, two procedures were applied. In the first one, real geometry of fome was used in a way that foams with varouse porouse perecentage and Computational Fluide Dynamic method, the fluide flow with entering speeds of 1-8 m\\s was resembled. The results of thid study show that applying of real geometry is an appropriate method to chek the effect the pressure drop, since formula was presented ( ? P/L= ?v + ?v 2 ) of calculated and time of calculations. Hence, in second method simpler geometry wad made wihe Ansyse Work Bench software and geometrical parameters were taken in Source terms equtions using the equation of first methpde. The results of second methods show sensible decreased in volume and time of calculations. Forther, first method made it in possible to study extermal thermal transfer in foams. Therefore, mathematical reasonable formula was presented for alterations of Nuselt number according to Reynolds and strauctual parameter of foam Nu=0.302 Re 0.496 ((1-?)/?)) -0.519 (dp/dt) -8.22 .Thus, mathematical formulas foraverage of thermal transfer coefficient was presntde ased On speed ( h ave =C+?v+Bv 2 ) .Large amount of calculation of first method sensibly decreated by applying second method and thermal transfer coefficient equation obtained from first method. Forthrmore results obtained from second method have an ideal accuracy in anticipation of the thermal transfer in comparition with the first method. Therefore neglect of the complexity of foam geometry and its difficulties, with finding mentioned mathematical models, it could be possible to interesting and forcast their act in transferring the heat and fluide flow in real scale with less calculating size. Key word ; Key word ; foam, Simulation, computational fluide dynamic, haet and fluide transfer, source term equations.
منظور از فوم در واقع همان مواد جامد با ساختار سلولی از تخلخل (یا حفره ها) است که معمولا آن ها را با واژه اسفنج می شناسند. از جمله خواص فوم ها می توان به تخلخل بالا، افت فشار پایین، ضریب هدایت حرارتی و ضریب انتقال جرم بالا اشاره کرد. از طرفی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فوم ها سبب شده این مواد به‌عنوان یکی از ارکان اصلی در طراحی و ساخت مبدل های حرارتی و پایه کاتالیزورها شناخته شوند. لذا هدف در این تحقیق بررسی جریان سیال و انتقال حرارت در رابطه با عبور جریان هوا با دمای 500 درجه کلوین از فوم آلومینیومی (با درصد تخلخل های مختلف 96-76 درصد و اندازه قطرهای مختلف 500-100 میکرومتر) با دمای 300 درجه کلوین است. از آن جایی که یکی از ترم های مهم در انتقال حرارت بررسی جریان سیال می باشد، ابتدا جریان سیال و پارامتر های هندسی تأثیرگذار بر آن مورد بررسی قرار گرفته و سپس تاثیر این عوامل بر ضریب انتقال حرارت تعیین گردید. بدین منظور برای بررسی اثر پارامترهای هندسی بر جریان سیال از دو روش استفاده شد. در روش اول از هندسه واقعی فوم استفاده شد به‌گونه‌ای که فوم هایی با درصد و قطر تخلخل مختلف در نرم افزار جئودیکت ساخته شد و سپس به روش دینامیک سیالات محاسباتی جریان سیال با سرعت های ورودی 8-1/0 متر بر ثانیه در آن‌ها شبیه‌سازی شد. نتایج حاکی از آن بود که استفاده از هندسه واقعی فوم روش مطلوبی برای بررسی اثرات پارامترهای ساختاری بر جریان سیال است. همچنین برای محاسبه گرادیان فشار رابطه ای به‌صورت ( ? P/L= ?v + ?v 2 ) ارائه گردید. ولی پیچیدگی های ساختاری فوم سبب افزایش حجم شبکه محاسباتی و زمان انجام محاسبات می شود. لذا در روش دوم هندسه ساده تر با نرم افزار انسیس ورک بنچ ساخته شد و پارامترهای هندسی با استفاده از رابطه بدست آمده از روش اول، در ترم چشمه معادلات بقا آورده شد. نتایج حاصل از روش دوم نشان دهنده کاهش محسوس حجم و زمان انجام محاسبات است. همچنین با استفاده از روش اول امکان بررسی موضعی میزان انتقال حرارت در فوم فراهم شد. به همین علت رابطه ریاضی منطقی برای تغییرات عدد ناسلت بر حسب رینولدز و پارامترهای ساختاری فوم ارائه شد ) N u=0.302 Re 0.496 ((1- ? )/ ? )) -0.519 (dp/dt) -8.22 .(. همچنین معادلات ریاضی برای ضریب انتقال حرارت جا به جایی متوسط بر حسب سرعت به‌صورت (( h ave =C+ ? v+Bv 2 ارائه گردید. حجم زیاد محاسبات روش اول با استفاده از روش دوم و معادلات ضریب انتقال حرارت جا به جایی متوسط بدست آمده از روش اول به صورت محسوسی کاهش یافت. همچنین نتایج حاصل از روش دوم در پیش‌بینی میزان انتقال حرارت دقت قابل قبولی در مقایسه با روش اول دارد. بنابراین با بدست آمدن مدل های ریاضی مذکور می توان صرف‌نظر از پیچیدگی های موجود در هندسه فوم و نیز مشکلات مربوط به آن، رفتار آن ها را در خصوص انتقال حرارت و جریان سیال در مقیاس واقعی با حجم محاسباتی کمتر مورد بررسی و پیش بینی قرار داد. کلمات کلیدی: فوم، شبیه‌سازی، دینامیک سیالات محاسباتی، انتقال حرارت و سیال، ترم چشمه معادلات بقا.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی