بررسی اثر چرخش قطره بر نرخ انتقال حرارت آن در تعامل با یک جفت ورتکس

اثرات متقابل بین ساختارهای گردابه ای و ذرات یا قطرات کروی از موضوعات کاربردی در جریان های دو فازی می باشد. این تعامل ها به ویژه در زمانی که همراه با چرخش قطره باشند، موجب تغییرات عمده ای در میدان جریان می شوند. همچنین مشاهده شده است که نرخ انتقال حرارت قطره در طی زمانی که هسته ورتکس ها در نزدیکی آن قرار دارند، به طور قابل ملاحظه ای تحت تاثیر قرار می گیرد. در این مقاله، انتقال حرارت گذرای یک قطره کروی چرخشی در تعامل با یک جفت ورتکس در جریان لزج و تراکم ناپذیر با استفاده از حل عددی معادلات ناویر- استوکس و انرژی در محدوده 100≥20≤Re و سرعت چرخشی بی بعد 0≤Ω≤1با کد محاسباتی که به زبان فرترن توسط نویسندگان توسعه یافته، مطالعه شده است. به منظور اطمینان از صحت محاسبات، نتایج با داده های عددی گزارش شده در مقالات مقایسه و هماهنگی خوبی بین نتایج مشاهده گردید. سپس اثر جهت گردش دو ورتکس در تعامل با قطره دارای چرخش بر نرخ انتقال حرارت آن بررسی شد. همچنین توزیع ضریب انتقال حرارت در سطح قطره با چرخش جداگانه حول سه محور متفاوت در دو حالت تعامل و عدم تعامل با ورتکس ها بررسی و نتایج مربوط به تغییرات ضریب انتقال حرارت ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که چرخش قطره تا مقادیر Ω≤0.5، اثرات قابل چشم پوشی بر نرخ انتقال حرارت قطره در دو حالت حضور و عدم حضور ورتکس ها در میدان جریان دارد؛ اما، با افزایش پیچش قطره، اثرات قابل توجهی در ضریب انتقال حرارت مشاهده شده که با توجه به جهت گردش ورتکس ها، مقادیر متفاوتی بدست آمده است.