شبیه‌سازی عددی و بررسی تجربی یک لوله گردبادی در مقیاس میکرو

محورهای موضوعی : مکانیک سیالات

نادر رهبر ¹ , مصطفی شاطری ² , محسن طاهریان ³ , محمد صادق ولی پور ⁴

1 - عضو هیات علمی/ دانشگاه آزاد سمنان
2 - دانشجو
3 - دانشجو
4 - عضو هیات علمی دانشگاه سمنان

تاریخ دریافت : 1394/04/11 تاریخ پذیرش : 1394/04/28 تاریخ انتشار : 1391/12/01

کلید واژه: CFD, لوله گردبادی تبریدی در مقیاس میکرو, جدایش انرژی, کارآیی آیزنتروپیکی, قدرت سرمایش,

چکیده مقاله :

در این تحقیق با استفاده از روش عددی، اثر جدایش انرژی درون لوله گردبادی تبریدی با چهار نازل مماسی در مقیاس میکرو به صورت دو بعدی متقارن محوری و سه بعدی شبیه سازی شده است. با محاسبه عدد نودسن در نازل‌های ورودی جریان، مشاهده شد که عدد نودسن در حدود 5-10 × 6/9 می باشد که در این محدوده جریان پیوسته بوده لذا معادلات پیوستگی، ناویراستوکس و انرژی با شرایط مرزی بدون لغزش در دیواره حاکم می‌باشند. جریان پایا، تراکم پذیر، لزج و مغشوش فرض شده و از مدل اغتشاشی SST k-ω برای مدلسازی اغتشاشات استفاده می‌شود. دمای سرد بی‌بعد، کارآیی آیزنتروپیکی و قدرت سرمایش پارامترهای موثری بودند که مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتند. برای پی بردن به صحت مدلسازی، نتایج حاصل با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه گردید و مشخص شد که مدلسازی سه بعدی دقت بهتری را نسبت به مدل دو بعدی دارد.

چکیده انگلیسی:

In This paper the energy separation phenomenon in a micro-scale vortex tube was investigated by using the computational fluid dynamic. The flow is assumed as steady, turbulent, compressible ideal gas, and the shear-stress transport is used for modeling of turbulence phenomenon. The results show that 3-D CFD simulation is more accurate than 2-D axisymmetric one. Moreover, optimum cold-mass ratios to maximize the refrigeration-power and isentropic-efficiency are evaluated. The results of static temperature, velocity magnitude and pressure distributions show that the temperature-separation in the micro-scale vortex tube is a function of kinetic-energy variation and air-expansion in the radial direction.