جلسه دفاعیه دکتری آقای بابک یوسفی لفورکی دانشجوی دکتری  رشته مهندسی مکانیک-تبدیل انرژی تحت عنوان " تحلیل عددی و آزمایشگاهی اثر سطوح ثانویه بر جریان و انتقال حرارت جت نوسانی برخوردی به سطح" در یکشنبه مورخه 20/12/1402 ساعت  17 در سمعی بصری 10 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه سمنان  برگزار شد.

این رساله تحت راهنمایی آقای دکتر مهران رجبی زرگرآبادی انجام شده بود و توسط داوران آقای دکتر محسن شیخ الاسلامی (داور خارجی) و آقای دکتر خسرو حسینی و  دکتر روح‌الله رفعی (داوران داخلی) مورد ارزیابی قرار گرفت. 

چکیده رساله

انتقال حرارت در جت‌های برخوردی به خوبی به عنوان یک روش با کارایی زیاد برای گرمایش، خنک‌کاری یا خشک کردن سطوح به دلیل گرادیان دمای شدید در سطح برخورد، شناخته شده است. یکی از راه‌های دیگر مرسوم افزایش نرخ خنک کاری استفاده از سطوح ثانویه مانند سطوح توسعه یافته (گسترده) و فرورفته در تبادل انرژی با سیال می‌باشد. این پژوهش مطالعه تحلیل عددی و تجربی جریان و انتقال حرارت آشفته در یک جت برخوردی نوسانی مربعی به سطح صاف دارای سطوح ثانویه پرداخته شده است و از پین –فین ها به عنوان سطوح ثانویه مورد استفاده قرار گرفته است.

 این پژوهش به دو بخش تحلیل عددی و تجربی تقسیم شده است. آزمایش‌های تجربی با تک جت برخوردی به صفحه تحت شار ثابت انجام شده است. پین های با سطح مقطع بیضوی با ضخامت 8 میلی‌متر روی محیط دایره ای به تعداد 12 و 36 عدد پین چیدمان شده اند. اعتبار سنجی با نتایج تجربی و مدل‌های مناسب آشفتگی RANS انجام شد. شبیه‌سازی عددی با استفاده از نرم افزار تجاری فلوئنت نسخه 17.1 انجام شده است. همچنین تاثیر فرکانس نوسان در محدود 10-100 هرتز، فاصله جت تا سطح برخورد، فاصله شعاعی پین ها و نسبت منظر در عدد رینولدزهای مختلف جت (10000، 15000 و 20000) بر توزیع متوسط زمانی عدد ناسلت سطح مورد بررسی قرار گرفته است.

نتایج نشان داد گردابه نعل اسبی، جدایش جریان، اتصال مجدد جریان و گردابه های حلقوی مانند در اطراف پین شکل می گیرند که بر روی ویژگی‌های میدان جریان و انتقال حرارت تاثیر می گذارند. پین با سطح مقطع بیضوی بیشترین نرخ انتقال حرارت را نسبت به پین‌های با سطح مقطع مربعی و دایروی دارد و بهترین مکان برای قراردان پین‌ها با سطح مقطع بیضوی و دایروی در یک ردیف به فاصله سه برابر قطر جت می‌باشد در حالیکه برای پین با سطح مقطع مربعی به فاصله 5 برابر قطر جت می‌باشد. فرکانس نقش مهمی در نرخ انتقال حرارت دارد که وابسته به عددرینولدز می‌باشد. در فرکانس های پایین (10-20 هرتز) نرخ انتقال حرارت تا حدود 13 کاهش می‌یابد در حالیکه برای فرکانس 100 هرتز انتقال حرارت 28 درصد افزایش می‌یابد. برای نسبت منظر بالاتر از یک، با افزایش قطر پین (12≥ d ≥8) باعث کاهش انتقال حرارت می‌شود در حالیکه برای نسبت منظر کوچکتر از یک، افزایش قطر پین (8≥ d ≥2) باعث افزایش انتقال حرارت می‌شود.

این رساله با درجه عالی مورد پذیرش هیات داوران قرار گرفت و تاکنون 3 مقاله علمی-پژوهشی و دو مقاله کنفرانسی از نتایج این مطالعه استخراج و منتشر شده است.