Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen DavazdahEmami,Ahmad Saboonchi
محسن دوازده امامی (استاد راهنما) احمد صابونچی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Morteza Abdali
مرتضی عبدالی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Numerical Simulation of Radiation Heat Transfer by Zone Method in the Furnaces
: Radiation heat transfer is dominant heat transfer mechanism in the furnaces where the temperature is usually high. Thermal radiation is a very complex phenomenon and although the governing equations are known but they are difficult to solve. The analysis of radiative heat transfer in presence of participating medium is very difficult because radiative intensity as function of position, direction, wavelength, temperature and time. In this study at first the problem has been solved using the FLUENT software to analyze the radiative heat transfer problems. The available computational fluid dynamics software package FLUENT is applied to various two-dimensional and three-dimensional test problems using Discrete Ordinate model (DO), Discrete Transfer (DTRM), Rosseland Model and P-1 Model, then the results obtained have been compared with other published results. In the continue Zone Radiation Method is applied. There are four sets of matrix equations in Zone Radiation Method. These equations are: Direct Exchange Areas (DEA), Total Exchange Areas (TEA), Direct Flux Areas (DFA) and Energy balance. In this study two methods are applied to calculation of DEA integral equations. In the first method, grid of domain is increased (refine mesh) and the integral equations is estimated by one point in the center of each element. Finally the results is smoothed by some techniques. In second method, Gaussian Quadrature is used to calculation on DEA integral equations in coarse grid.The effect of temperature in the medium, DEA solve time and total solve time has been studied. Four test cases show radiative zone method can be used in coarse mesh with high accuracy and computational economy (DEA and total solve times are reduced less than 75%). Keywords: Radiation Heat Transfer, Zone Method, FLUENT, User Defined Functions (UDF) and Gaussian Quadrature.
انتقال حرارت تشعشعی مهمترین عامل انتقال حرارت در دماهای بالا از جمله کوره ها می باشد. روش های متفاوتی برای تحلیل انتقال حرارت تشعشعی ارائه شده است. در این پایان نامه در ابتدا به بررسی روش های مختلف تشعشعی موجود در نرم افزار فلوئنت، از جمله روش تشعشعی انتقال گسسته، روش تشعشعی دسته بندی گسسته، روش تشعشعی پی-1 و روش تشعشعی روزلند به صورت مختصر پرداخته شده و سپس یک کوره مستطیل شکل و یک کوره مربع شکل به صورت دو بعدی و یک کوره مکعب مستطیل و یک کوره مکعب مربع به صورت سه بعدی با روش های تشعشعی فوق مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل از این روش ها بیانگر برتری دقت روش دسته بندی گسسته نسبت به سایر روش ها می باشد. همچنین زمان های حل برای هر کدام از روش ها محاسبه می شود. مقایسه زمان های تحلیل این روش ها، قرارگیری همه زمان ها در یک بازه تقریبا برابری را نشان می دهد. در ادامه به بحث و بررسی در مورد روش ناحیه ای پرداخته می شود. در تحلیل روش ناحیه ای، چهار دسته معادلات ماتریسی وجود دارد. این چهار دسته عبارتند از: معادلات انتگرالی نواحی تبادل مستقیم، معادلات نواحی تبادل کل، معادلات شار تبادل مستقیم و معادلات تعادل انرژی. که هر کدام از این دسته ها شامل چندین ماتریس می باشد که ابعاد هر ماتریس تابعی از تعداد نواحی سطحی و حجمی می باشد. در فعالیت حاضر از دو روش برای تحلیل معادلات انتگرالی در محاسبه معادلات نواحی تبادل مستقیم استفاده شده است. در روش اول برای تحلیل انتگرال های چندگانه، تعداد شبکه مورد حل را بالا برده و انتگرال های چندگانه موجود در معادلات با یک نقطه در مرکز تخمین زده می شود و داده های بدست آمده با تکنیک هایی از جمله هموار نمودن داده ها، اصلاح و بهینه می گردند و سپس ادامه مساله مورد تحلیل قرار می گیرد. نمونه های بررسی شده با روش های تشعشعی قبل در مدل های دو و سه بعدی، برای روش تشعشعی ناحیه ای نیز مورد بررسی قرار می گیرد.نتایج حاصل از روش ناحیه ای با نتایج روش های قبل و مراجع مقایسه شده اند، که صحت روش ناحیه ای بکار گرفته شده مورد تایید قرار می گیرد. نکته قابل تامل در تحلیل روش ناحیه ای افزایش زمان تحلیل می باشد. لذا برای کاهش زمان از شبکه بندی درشت تری استفاده شده است. در این حالت نمی توان مانند روش ناحیه ای قبل از مدل تک نقطه ای برای انتگرال گیری نواحی تبادل مستقیم استفاده کرد، لذا از روش انتگرال گیری چهار نقطه ای گاوس برای بالا بردن دقت انتگرال ها استفاده شده است. نتایج دمایی بدست آمده از روش ناحیه ای با استفاده از روش انتگرال گیری گاوس در شبکه درشت با روش ناحیه ای تک نقطه ای در شبکه بندی ریز برای مدل های دو و سه بعدی، بیانگر تطابق بسیار خوب این روش می باشد. زمان اندازه گیری این روش، کاهش چشمگیری را نشان می دهد و در واقع زمان حل، حدود هفتاد و پنج درصد کاهش را برای تمام مدل های دو بعدی و سه بعدی را نشان می دهد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی