مدل‌سازی و بررسی تأثیرات رژیم جریان بر حرکت سیال درون محفظه سه‌بعدی با دیواره متخلخل

Abstract

در کار حاضر شبیه‌سازی سه‌بعدی رژیم جریان لغزش برای مطالعه دقیق محفظه پیل سوختی با دیواره پایینی متخلخل در ابعاد کوچک بررسی می‌شود. این بررسی برای مشخص نمودن تغییرات سرعت متوسط، اختلاف فشار و ضریب اصطکاک با توجه به مقدار جرم نفوذ یافته از دیواره متخلخل، مساحت سطح مقطع دیواره و محفظه و نسبت منظری انجام شده است؛ همچنین نتایج حاصله با مدل‌سازی رژیم جریان پیوسته، مقایسه شده است. در این مدل‌سازی معادلات پایستگی جرم و مومنتوم برای رژیم‌های جریانی پیوسته و لغزشی به کمک نرم‌افزار فرترن توسعه داده شده و با نتایج موجود در ادبیات فن مورد اعتبارسنجی قرار گرفته‌اند. نتایج برای مساحت سطح مقطع‌های مختلف برای اعداد نادسن متفاوت در دو رژیم پیوسته و لغزشی به‌دست آمده‌اند. با در نظر گرفتن نسبت منظری یک، با کاهش عدد نادسن، ضریب اصطکاک، سرعت متوسط و اختلاف فشار افزایش می‏یابد؛ همچنین با در نظر گرفتن رژیم لغزشی درون محفظه، مقدار سرعت متوسط، اختلاف فشار و ضریب اصطکاک دقیق‌تر (در بهترین حالت 5%) از رژیم غیرلغزشی محاسبه می‌شوند؛ همچنین موقعی که عدد نادسن و نسبت منظری به ترتیب برابر با 001/0 و 5 باشند، تغییر رژیم جریان از رژیم پیوسته به لغزشی سبب افزایش اختلاف فشار و سرعت متوسط مورد انتظار می‌شود.