مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

مطالعه تأثیر پارامترهای هندسی بر عملکرد حرارتی سیلندر مجهز به تیر الاستیک به ‌عنوان مولد گردابه درون یک کانال

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
چکیده
در پژوهش حاضر به بررسی عددی عملکرد حرارتی جریان حول یک سیلندر متصل به تیر الاستیک به ‌عنوان مولد گردابه انعطاف ‌پذیر درون یک کانال دارای شار حرارتی ثابت پرداخته شده‌ است. مسئله حاضر در دسته ‌بندی اندرکنش سیال و سازه قرار می ‌گیرد که به روش اویلری-لاگرانژی دلخواه و به ‌صورت ناپایا حل شده است. رژیم جریان آرام و حل در بازه صفر تا 10 ثانیه انجام شده ‌است. در پژوهش حاضر تأثیر طول تیر الاستیک و سطح مقطع سیلندر مورد بررسی قرار گرفته است. به‌ منظور مطالعه تأثیر مولد گردابه انعطاف ‌پذیر بر الگوی جریان و مشخصه ‌های حرارتی، نمودارهای توزیع سرعت، دمای استاتیکی، عدد ناسلت و ضریب اصطکاک ارائه شده ‌اند. نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان می ‌دهد که مولد گردابه انعطاف ‌پذیر تأثیر به‌ سزایی در افزایش نرخ انتقال حرارت دارد؛ به‌ طوری که تا 14 برابر باعث بهبود عدد ناسلت موضعی جریان می‌ گردد. همچنین معیار ارزیابی عملکرد بر حسب اعداد رینولدز مختلف محاسبه و گزارش شدند که نتایج نشان می‌ دهد مولد گردابه انعطاف‌ پذیر می ‌تواند تا 7/6 برابر باعث بهبود عملکرد حرارتی کانال شود
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] A. R. Abkenar, et al., “Experimental investigation of flow and heat transfer in a smooth channel affected by vortex generator with a punched hole, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, vol. 50, no. 2,  p. 271–284, 2018, https://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.06.032.
 
[2] A.A. Abbasian Arani, and S. Gholami Ghale Nazeri, “Effect of Vortex Generator on a wavy Wall heat exchanger performance for turbulent nanofluid flow under a magnetic field,” Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, vol. 52, no. 2, p. 493–508, 2020,
 
 [3] S. Ogawa, and S. Usui, “Heat transfer enhancement by vortex generators for compact heat exchanger of automobiles,” Open Journal of Fluid Dynamics, vol. 8, no. 03, p. 321, 2018,
 
[4] F. Nejati Barzoki, et al., “Hydrothermal performance of trapezoidal fin equipped with vortex generator and hole: Investigation of the effect of vortex generator and hole position,” Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, vol. 53(3 (Special Issue)), p. 1963–1980, 2021, http://.doi.org/10.22060/mej.2020.17218.6558
 
[5] A. Ebrahimi, E. Roohi, and S. Kheradmand, “Numerical study of liquid flow and heat transfer in rectangular microchannel with longitudinal vortex generators, ”  Applied Thermal Engineering, vol. 78, p. 576–583, 2015, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.12.006.
 
[6] W. Wu, et al., “Optimization of microchannel heat sinks with flexible vortex generators using GWO-SVR: A CFD and machine learning approach” International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 164, p. 108900, 2025, https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2025.108900.
 
[7] A. Dadvand, et al., “Enhancement of heat and mass transfer in a microchannel via passive oscillation of a flexible vortex generator,” Chemical Engineering Science, vol.  207, p. 556–580, 2019, https://doi.org/10.1/j.ijimpeng.2023.11.
 
[8] M. Sheikhizad Saravani, H. Mohaddes Deylami, and M. Naghashzadegan, “A 3D numerical study of the impact of physical parameters on the behavior of a flexible vortex generator and heat transfer within a microchannel,”  Aerospace Mechanics, vol. 20, no. 4, p. 71–86, 2025,
 
 
[9] Y. Amini, and S. Habibi, “Effects of multiple flexible vortex generators on the hydrothermal characteristics of a rectangular channel,” International Journal of Thermal Sciences, vol. 175, p. 107454, 2022,
 
[10] A. K. Soti, R. Bhardwaj, and J. Sheridan, “Flow-induced deformation of a flexible thin structure as manifestation of heat transfer enhancement,   International Journal of Heat and Mass Transfer, vol.  vol. 84, p. 1070–1081, 2015,
 
[11] Havasi, et al., “Synergistic effects of vortex generators and elastic walls on enhancement of heat transfer in microchannels,” International Communications in Heat and Mass Transfer,” vol. 164, p. 108855, 2025,
 
[12] M. Keshavarz, S. Habibi, and Y. Amini, “Heat transfer enhancement in a microchannel using active vibrating pieZoelectric vorteX generator,Journal of Solid and Fluid Mechanics, vol. 12, no. 6, p. 191–204, 2023,
 
[13] S. Turek, and J. Hron, “Proposal for numerical benchmarking of fluid-structure interaction between an elastic object and laminar incompressible flow, in Fluid-structure interaction: modelling, simulation, optimisation,” Springer. p. 371–385, 2006,
دوره 35، شماره 1 - شماره پیاپی 166
فروردین و اردیبهشت 1405
صفحه 3-13

  • تاریخ دریافت 11 دی 1404
  • تاریخ بازنگری 03 اسفند 1404
  • تاریخ پذیرش 28 اردیبهشت 1405