مدلسازی جریان توسعه یافته آرام در حضور انتقال جرم و حرارت درون کانال پیل سوختی

Abstract

در این مقاله جریان آرام و توسعه یافته همراه با انتقال حرارت و جرم در یک کانال پیل سوختی با سطح مقطع مستطیلی مورد بررسی قرار گرفته است. کانال مستطیلی مستقیم بوده و دارای یک دیوار متخلخل و سه دیواره غیرمتخلخل است. معادلات حاکم شامل معادلات ممنتوم و انرژی هستند که توسط یک کد دوبُعدی (شبه سه بُعدی) حل شده و منحنی های توزیع سرعت، توزیع فشار و توزیع دما در طول کانال و پارامترهای بدون بُعد جریان مانند ضریب اصطکاک و عدد ناسلت در نسبت منظری های مختلف کانال محاسبه و ترسیم شده اند. برای جریان از شرط مرزی عدم لغزش و برای انتقال حرارت از شرط مرزی معمول در پیل سوختی استفاده شده است. ب هطوری که روی دیواره متخلخل از شرط مرزی شار حرارتی ثابت و روی سه دیواره غیرمتخلخل از شرط مرزی ثابت دما استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که برای یک نسبت منظری معین، ضریب اصطکاک در حالت تزریق بیشتر از مکش است و با افزایش میزان تزریق و مکش، اختلاف آنها بیشتر می شوند. علاوه بر این، مقدار ضریب اصطکاک برای نسبت منظری یک (سطح مقطع مربعی) چه برای تزریق و چه مکش حداقل است. عدد ناسلت هم برای تزریق و هم برای مکش در نسبت منظری واحد حداقل است. همچنین توزیع سرعت و دما در طول کانال و همچنین توزیع بی بُعد این دو پارامتر همراه با تزریق و مکش و بدون آن در نسبت منظری های مختلف ترسیم و مورد بحث قرار گرفته اند.