منصة الرسائل والاطاريح: الإنسياب الإضطرابي المتطوِّر وانتقال الحرارة خلال مجاري مستطيلة و دائرية المقطع

الخلاصة

يتضمن البحث الحالي دراسة نظرية عددية للجريان المضطرب غير تام التطوّر وانتقال الحرارة خلال مجرى مستطيل وآخر دائري, حيث تضمنَّت الدراسة إعداد نموذج رياضي لإجراء الحل العددي لمعادلات الكتلة والزخم والطاقة ومعادلتي نموذج ( k-) للإضطراب بإستخدام طريقة الفروقات المحددة (FDM).تضمَّن الحل العددي إستخدام التنعيم للشبكة العقدية بالإتجاه القطري قرب الجدران لكل مجرى. تم بناء برنامج بإستخدام لغة (FORTRAN 90) لإنجاز الحل العددي لكل مجرى. أستُخدم الهواء بدرجة حرارة 20 °م كمائع شغل ليمر خلال مجرى مستطيل ذي طول (L=35Dh) و مقطع عرضي(0.762m *0.005m) وكذلك يمر خلال مجرى دائري بقطر (D=0.201m) و طول (L=35D) . اُجريت الدراسة لقيمتين من أرقام رينولدز Re=60000 و Re=120000لكل مجرى و لحالتين من الشروط الحدودية الحرارية: حالة بثبوت درجة حرارة الجدار والأُخرى بثبوت الفيض الحراري ولكن لم تكن نتائج حالة ثبوت الفيض الحراري للمجرى الدائري مرضية. لجميع حالات الدراسة تم اعتبار عملية التطوّر تحدث آنياً للطبقتين المتاخمتين الهيدروديناميكية والحرارية. إمكانية الحل العددي تتضمن حساب جميع الصفات الهيدروديناميكية مثل مركبات منحنيات السرعة , معامل الإحتكاك و هيكل الإضطراب (الذي يتضمَّن إجهادات رينولدز , الطاقة الحركية للإضطراب و اللزوجة الدوّامية). و كذلك تتضمن إمكانية الحل العددي القدرة على تنبُّؤ جميع الصفات الحرارية مثل توزيع درجات الحرارة , رقم نسلت و الفيض الحراري المضطرب لمنطقة الحساب. بيَّنت النتائج بأن طول الدخول الحراري, x/D يتراوح ما بين (1.4 إلى 1.6) لكلا المجريين والذي يعني بأن تطور الطبقة المتاخمة الحرارية هو سريع جداً بسبب إنتقال الحرارة العالي جداً والذي يرجع إلى السرع العالية قرب الجدران والأبعاد الصغيرة التي اُختيرت لكل مجرى. السرع العالية قرب الجدران ربما نشأت من إستخدام دالة الجدار مع التزحيف للنقاط العقدية بأبعاد صغيرة جداً خاصةً قرب الجدران. ومن نتائج العمل الحالي يتبيَّن بأن هنالك إمكانية لفحص الحل العددي لحالة التسخين بثبوت الفيض الحراري من الحل العددي لحالة التسخين بثبوت درجة حرارة الجدار. تم التأكد من صحَّة النتائج الحرارية لحالة التسخين بثبوت درجة حرارة الجدار حيث كان هنالك توافق جيد بين الحل العددي الحالي والعلاقات التجريبية المتعلقة به لباحثين سابقين.