بررسی عددی جریان سیال و انتقال حرارت در محیط متخلخل بین دو صفحه موازی با استفاده از روش شبکه بولتزمن

در این مقاله، جریان جابه‌جایی اجباری و انتقال حرارت بین دو صفحه موازی که به‌صورت جزئی با محیط متخلخل پر شده، به‌صورت عددی با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. محیط متخلخل با استفاده از موانع مربعی، با آرایش منظم ایجاد شده است که امکان بررسی جریان‌های پیچیده در مقیاس حفره را فراهم می‌کند. علی‌رغم استفاده زیاد از روش شبکه بولتزمن، بررسی انتقال حرارت با چیدمان موضعی ماده متخلخل و استفاده از مدل شبکه بولتزمن حرارتی از کارهای نو در این زمینه است. تأثیر اعداد رینولدز مختلف بر روی پروفیل‌های سرعت و دما و همچنین عدد ناسلت، در محیط متخلخل بررسی شده است. در شبیه‌سازی انجام گرفته، میدان جریان و دما با حل هم‌زمان توابع توزیع چگالی و دما، محاسبه شده است. نتایج به‌دست آمده به‌خوبی حرکت جریان سیال و توزیع دمای داخل محیط متخلخل را نشان می‌دهد. همچنین گردابه‌های ایجاد شده در پشت موانع مربعی در داخل محیط متخلخل، برحسب عدد رینولدز نمایش داده شده و تأثیر آن بر انتقال حرارت مطالعه شده است. وجود موانع ثابت در دامنه محاسباتی به‌عنوان محیط متخلخل، باعث افزایش عملکرد گرمایی و عدد ناسلت متوسط می‌شود. ضمناً، نتایج به‌دست آمده از روش شبکه بولتزمن، در حالت‌های ساده با حل‌های تحلیلی موجود مقایسه شده است.