شبیه سازی سه بعدی CFD انتقال حرارت بین ذرات جامد و سیال در یک آرایش تصادفی از ذرات استوانه ای با استفاده از نرم افزار COMSOL

در این قسمت پروژه با موضوع شبیه سازی سه بعدی CFD انتقال حرارت بین ذرات جامد وسیال در یک آرایش تصادفی از ذرات استوانه ای با استفاده از نرم افزار COMSOL به صورت فایل word برای دانلود ارائه شده است. 

قسمتی از متن پروژه را در زیر نشان داده شده است.

چکیده

شاخصه های انتقال حرارت سیلندرهای جامد در یک بستر متشکل از مقیاس لوله به ذره در حضور نقاط تماس بین سیلندرها به صورت آماری مورد بررسی قرار گرفت. شبیه سازی سه بعدی CFD جریان هوا از بین ۲ حالت مختلف ذرات در این بستر پر شده ی تصادفی بوسیله ی مدل استاندارد K-Ɛ با استفاده از FEMLAB ، انجام گرفت . نتایج شبیه سازی از طریق آزمایش انتقال جرم از طریق آزمایشات مربوط به انتقال جرم تصعید نفتالن مورد تایید قرار گرفت.

با مقایسه انتقال جرم و انتقال حرارت اعداد Nusselt  هر ذره استوانه ای در بستر پیدا شد که هریک از آنها یک عدد Sherwood  متناظر داشتند . همچنین نشان داده شد که نتایج شبیه سازی CFD را نیز می توان از عدد Sherwood متناظر پیدا کرد. همچنین نشان داده شد که نتایج مربوط به شبیه سازی CFD می تواند ویژگی های انتقال حرارت را با میانگین خطای قابل قبول در مقایسه با مقادیر تجربی پیش بینی کند.

مقدمه

در کاربردهای صنعتی ، کاتالیست ها در بستر های پرشده ی تصادفی با اشکال مختلف به کار گرفته می شوند. اگرچه این روش ها کاملا بهینه نیستند ، پرکردن تصادفی ممکن است به خاطر هزینه کم و سهولت در استفاده در مقایسه با دیگر روش ها پر کردن ، کاربردی تر باشد. توضیح کیفی در فهم دقیق جریان سیال و انتقال حرارت در بستر های پر شده  تصادفی بسیار حائز اهمیت میباشد

مدلسازی ویژگی های بستر های پر شده تصادفی عمدتا به وسیله مدل هایی که مبتنی بر اصول فیزیکی هستند و شامل پارامتر های تعیین شده از طریق نتایج آزمایشگاهی می باشند ، انجام میگیرند. با افزایش قابلیت های رایانه ای ،کوشش های فراوانی در جهت شبیه سازی اجزای پر شدنی با دینامیک های سیال محاسباتی در راستای مطالعه ویژگی های انتقال حرارت انجام شده است .

اصلی ترین مزیت این روش آن است که تعداد پیکربندی های بیشتری از پر کردن بدون ساخت و مطالعه همزمان اجزای دیگر قابلیت ارزیابی خواهند داشت . مطالعات متعددی روی ذرات گسسته و همچنین شبیه سازی بستر های پر شده که پژوهشی ترین حوزه انتقال حرارت هستند صورت پذیرفته است monea و دستیارانش نگرشی مهم و ارزشمند روی ابعاد ذرات در CFD دو بعدی بدست آوردند.

آنها مدل اصلی شان را بوسیله رابطهی  Runz-marshal معتبر سازی کردند و ضعف این رابطه را در پیش بینی انتقال حرارت ذرات کروی با انشعابات کوچک نشان دادند.

در یک مدل هشت ذره ای که توسط لوگتنبرگ و دیکسون طراحی شده  بود ، بسته بندی یا پر کردن به شکل ۲ لایه چهار ذره ای مدلسازی شد. پارامترهای انتقال حرارت موثر بوسیله این CFD  ارزیابی شدند و نتایج با یافته های تجربی مقایسه گردیدند که انطباق مطلوبی بین آنها یافت شد. این مطالعه به خاطر عدم حضور نقاط تماس  بین ذره ها و دیواره های  بستر محدودیت هایی را نیز داشت .

تایید نقاط تماس بین ذرها و دیواره ی آنها برای یک بستر۰ ۱ ذره ای  نشان می دهد که رفتار انتقال حرارت و انتقال جرم با داده های موجود در مدل های بستر ثابت قابل توضیح نمی باشد .با استفاده از مدل تاثیر درست نقاط تماس بین ذراتع و دیواره ها را در مقیاس  جانبی بازگو می نماید.

Nijemeisland و دیکسون مدلی را برای شبیه سازی ۴۴ ذره گوی شکل در لوله ای با قطر ۲ واحد طراحی کردند . آنها در شرایط ثابت بین شبیه سازی CFD و حالت آزمایشگاهی به مطالعه رفتار انتقال حرارت پرداختند و تطابق بسیار مطلوبی را بین این ۲ محیط پیدا کردند.

در مطالعه مشابه گوارد و دستیارش مقایسه ای را بین عملکرد سیال در ارزیبابی انتقال حرارت و ۵ نوع RANS مختلف در یک بستر برای  ۴۴ ذره همگن انجام دادند که نشان می داد CFD می تواند ابزاری مطمئن برای مدلسازی انتقال حرارت در بستر های پر شده ثابت باشد.

ازبین مطالعات کمی که روی رفتار انتقال حرارت در این زمینه انجام گرفته است ، Nijemeisland و دستیارانش  در مطالعه ای به شبیه سازی انتقال حرارت و جریان در بخش دیواره نزدیک یک رفرمر که با ذزات استوانه ای پر شده بود پرداختند .

در یک مطالعه دیگر ، احمدی مطلق و هاشم آبادی ، به مطالعه CFD 2 بعدی  و ۳ بعدی انتقال حرارت از ذرات استوانه ای گسسته در شرایط جریان مختلف پرداختند.

آنها انطباق کیفی و کمی مطلوبی بین نتایج شبیه سازی CFD با ننایج آزمایشگاهی پیدا کردند.

فهرست مطالب این تحقیق در زیر آمده است.

• مقدمه
• تئوری 
• معادلات حاکم بر مطالعه    
• روابط هیدرودینامیکی تجربی
• مقیاس انتقال جرم و انتقال حرارت
• ترتیب تجربی
• دستورالعمل مدلسازی
• فیزیک مسئله
• انتقال حرارت
• STUDY
• نتایح
• هیدرودینامیک
• انتقال حرارت

کاربر گرامی، بلافاصله پس از خرید این پروژه، لینک دانلود آن برای شما فعال می شود. لینک دانلود پروژه به ایمیل شما هم ارسال می شود و با یک کلیک می توانید پروژه خود را دانلود نمایید.