حل عددی جریان و انتقال حرارت در کانال حفره دار با استفاده از مدل های آشفتگی رینولدز پایین

در این مقاله به بررسی عملکرد سه مدل اغتشاشی k-ε ناحیه ای، k-ε رینولدز پایین خطی و k-ε رینولدز پایین غیرخطی در پیش-بینی جریان و انتقال حرارت داخل کانال حفره دار پرداخته شده است. همچنین اثر اعمال ترم NYP به جای ترم اصلاح مقیاس طول YAP مورد مطالعه قرار گرفته است. حفره ها تجهیزات انتقال حرارتی هستند که در پره های توربین گاز به کار می روند تا میزان انتقال حرارت را بالا ببرند. این تجهیزات بصورت مانعی در برابر جریان قرار نمی گیرند، بنابراین افت فشار زیادی را ایجاد نمی-کنند. در این پژوهش به منظور حل معادلات حاکم بر جریان و انرژی از روش حجم محدود به همراه الگوریتم سیمپل استفاده شده است. نتایج بدست آمده با ترم اصلاح YAP حاکی از آن است که مدل غیرخطی نسبت به مدل های ناحیه ای و خطی، جریان چرخشی بزرگتری را درون حفره پیش بینی می کند. همچنین شدت برخورد و جهش جریان در این مدل از دو مدل دیگر بیشتر است. با مشاهده نتایج انتقال حرارت درمی یابیم که مدل ناحیه ای، میزان انتقال حرارت را کمتر از نتایج تجربی بدست می آورد. با اعمال مدل خطی، نتایج بهتری از انتقال حرارت در داخل حفره و لبه عقبی آن ارائه می گردد. نسبت به این دو مدل، مدل غیرخطی هم در لبه عقبی حفره و هم در فضای صاف بین حفره ها پیش بینی بهتری را بدست می آورد. در مقایسه با نتایج بالا، اعمال ترم NYP به جای ترم YAP در مدل های خطی و غیرخطی، باعث ارائه نتایج دقیق تری از انتقال حرارت در راستای عرضی و لبه عقبی حفره می گردد.