Abstract

در اين مقاله، جريان جابه‌جايی اجباری و انتقال حرارت بين دو صفحه موازی که به‌صورت جزئی با محيط متخلخل پر شده، به‌صورت عددی با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. محيط متخلخل با استفاده از موانع مربعی، با آرايش منظم ايجاد شده است که امکان بررسی جريان‌های پيچيده در مقياس حفره را فراهم می‌کند. علی‌رغم استفاده زياد از روش شبکه بولتزمن، بررسی انتقال حرارت با چيدمان موضعی ماده متخلخل و استفاده از مدل شبکه بولتزمن حرارتی از کارهای نو در اين زمينه است. تأثير اعداد رينولدز مختلف بر روی پروفيل‌های سرعت و دما و همچنين عدد ناسلت، در محيط متخلخل بررسی شده است. در شبيه‌سازی انجام گرفته، ميدان جريان و دما با حل هم‌زمان توابع توزيع چگالی و دما، محاسبه شده است. نتايج به‌دست آمده به‌خوبی حرکت جريان سيال و توزيع دمای داخل محيط متخلخل را نشان می‌دهد. همچنين گردابه‌های ايجاد شده در پشت موانع مربعی در داخل محيط متخلخل، برحسب عدد رينولدز نمايش داده شده و تأثير آن بر انتقال حرارت مطالعه شده است. وجود موانع ثابت در دامنه محاسباتی به‌عنوان محيط متخلخل، باعث افزايش عملکرد گرمايی و عدد ناسلت متوسط می‌شود. ضمناً، نتايج به‌دست آمده از روش شبکه بولتزمن، در حالت‌های ساده با حل‌های تحليلی موجود مقايسه شده است.