انتقال حرارت رادیاتور در اتاق، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (رادیاتور)

هدف از این مسأله، شبیه سازی عددی انتقال حرارت توسط یک رادیاتور در داخل اتاق با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

رادیاتور به یک دیواره جانبی متصل است که به عنوان منبع گرما محسوب می‌شود. رادیاتور از لوله‌های جریان آب گرم و پره‌های آلومینیومی تشکیل شده است. فرض بر این است که جریان آب گرم داخل لوله‌ها دارای دمای ثابتی است. درنتیجه، بدنه لوله‌ها دمای ثابتی برابر با 353 کلوین دارد.

ضخامت دیوارهای اتاق 0.3 متر است که دارای انتقال حرارت همرفتی (convection) با خارج است. بنابراین دمای هوای محیط 284 کلوین و ضریب انتقال حرارت همرفتی 8 W/m²K در نظر گرفته شده است.

روش‌های استفاده شده

اثر گرانش (gravity) را روی مدل اعمال می‌کنیم. همچنین، انتقال حرارت در شبیه سازی حاضر به صورت وابسته به زمان است. پس حلگر را به صورت ناپایای زمانی (unsteady) انتخاب می‌کنیم.

معادله انرژی (energy equation) را برای مدل فعال می‌کنیم تا انتقال حرارت در فضای داخلی اتاق را لحاظ کنیم.

مدل حاضر را به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار انسیس دیزاین مدلر (ANSYS Design Modeler) طراحی کردیم. مدل حاضر شامل اتاقی به شکل مکعب مستطیل به ابعاد 4 متر * 3 متر * 3 متر است که یک رادیاتور داخل آن به یکی از دیواره‌های کناری آن متصل است.

سپس این مدل را با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) مش بندی کردیم. مش حاضر از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و  تعداد 4148881 سلول ایجاد شده است.

نتایج

هدف از این پروژه، بررسی میزان انتقال حرارت از یک رادیاتور به فضای داخلی اتاق با استفاده از جابجایی طبیعی (natural convection) و اثر شناوری (buoyancy effect) است. با تجزیه و تحلیل کانتور (contour) دما، می‌توانیم به راحتی انتقال حرارت درون اتاق را به وسیله رادیاتور در گذر زمان ببینیم.