دفاعيه دکتری در دانشکده مهندسی شيمی

  گفتنی است، چکيده اين رساله که قرار است در آمفی‌تئاتر دانشکده مهندسی شيمی دفاعيه آن برگزار شود به شرح زير می‌باشد:

  در کار حاضر مدلسازی و شبيه­سازی رفتار هيدروديناميکی و حرارتی سيال در مبدلهای حرارتی مجهز به فوم صورت پذيرفته است. به منظور دستيابی به اين هدف معادلات پيوستگی، انتقال مومنتوم و حرارت بصورت همزمان برای سيال داخل لوله و محيط متخلخل فوم حل گرديده است. معادلات مومنتوم در سمت فوم شامل جملات دارسی، افت فشار ناشی از اصطکاک و اينرسی در نظر گرفته مي­شود. همچنين به علت اختلاف زياد ضرائب هدايت حرارتی فوم فلزی و سيال گذرا از فوم، از فرض غيرهمدما بودن سيال و فوم در محيط متخلخل فوم استفاده مي­گردد. اعمال شرط مرزی صحيح برای معادلات انتقال حرارت در ديواره از موارد چالش برانگيز کار حاضر مي­باشد. در کار حاضر دو ديدگاه برای نقاط گرهی روی ديواره در نظر گرفته شده است. يکی فرض پيوستگی محيط و نوشتن معادلات انتقال حرارت بصورت پيوسته برای نقاط گرهی واقع در ميدانهای محاسباتی داخل و بيرون لوله و ديگری فرض يک چشمه حرارتی برای نقاط روی ديواره لوله که ديدگاه دوم نتايج دقيقتری را ارائه مي­دهد. حل الگوريتم پيشنهادی با روش ديناميک سيالات محاسباتی صورت پذيرفته است. همچنين در کار حاضر الگوريتم حل سيمپلر به منظور رفع مشکل عدم همگرايی و يا همگرايی کند نتايج تصحيح شده است. مدلسازی دقيق مبدل حرارتی مورد مطالعه در کارحاضر، با در نظر گرفتن کليه جملات افت فشار، فرض غيرهمدمايی برای معادلات انتقال حرارت سمت فوم و شرايط مرزی دمای متغير در ديواره لوله به همراه تصحيح الگوريتمهای حل پيشنهادی در اين پايان نامه صورت پذيرفته که برخی از کاستيهای کارهای پيشين را رفع نموده است. با حل مدل پيشنهادی نمودارهای تغييرات دما و سرعت سيال با طول و شعاع مبدل بدست مي­آيد. نتايج حاصل از مدل تطابق خوبی با مدل تحليلی ساده و نتايج تجربی نشان مي­دهد. همچنين نمودارهای مربوط به خطوط هم­سرعت و همدما که نشان دهنده لايه مرزی حرارتی و لايه مرزی سرعت مي­باشند نيز ارائه شده است. نتايج بدست آمده نشان مي­دهد که بکارگيری فوم در ساختار مبدلهای حرارتی، فلاکس حرارتی انتقال يافته از ديواره و بازدهی مبدل را به ميزان قابل توجهی افزايش مي­دهد. اين افزايش در قياس با لوله­های عاری از فوم مي­تواند تا حدود 4 برابر نيز باشد.

  همچنين در کار حاضر يک مدل تحليلی سه بعدی براساس مشخصات هندسی فوم توسعه داده شد که برای توسعه آن از ديدگاه ميکروسکوپی استفاده شده است. با استفاده از اين ديدگاه، نقايص مدلهای پيشين از جمله عدم توجه به همسانگرد بودن يا نبودن ساختار هندسی فوم، عدم توجه به تغيير شکل سطح مقطع رشته­های فلزی فوم با تغيير تخلخل و عدم توجه به وجود گره­های جامد در محل برخورد رشته­های فلزی با يکديگر رفع شده است. عدم توجه به ناهمسانگرد بودن محيط متخلخل فوم مي­تواند خطای قابل ملاحظه­ای تا حدود %6/59 ايجاد نمايد.

  واژه‌های کليدی: مبدل حرارتی مجهز به فوم، ضريب هدايت حرارتی موثر، مدل غير همدمای حرارتی، شبيه­سازی، مدلسازی.