مطالعه عددی جابجایی آزاد سیال غیر نیوتنی مدل پاورلا در یک محفظه مربعی با چشمه حرارتی مرکزی

در این مقاله انتقال حرارت جابجایی طبیعی در یک محفظه مربعی پر شده با سیال غیرنیوتنی مدل پاورلا برای حالت دائم و آرام با چشمه حرارتی مرکزی به صورت عددی بررسی شده است. دیواره ی بالایی محفظه عایق است. دیوارهای قائم نیز در دمای ثابت TC قرار دارند. دیواره پایینی محفظه در چهار قسمت مساوی دارای دما های TH و TC هستند. معادلات حاکم برای سیال غیرنیوتنی مدل پاورلا به روش تفاضل محدود بر مبنای حجم کنترل جبری شده و با استفاده از الگوریتم سیمپل به صورت همزمان حل شده اند. نتایج نشان می دهد که در اعداد رایلی کوچک عدد ناسلت تحت تاثیر تغییرات شاخص پاورلا قرار نمی گیرد اما در رایلیRa=106 تغییرات عملکرد حرارتی با تغییر شاخص پاورلا چشمگیر تر است. در تمام شاخص ها، با کوچک تر شدن عدد رایلی مرکز چرخش خطوط جریان نسبت به خط موازی محور y در مرکز محفظه، تقارن بیشتری دارد. همچنین با قدرت گرفتن جابجایی طبیعی در محفظه، ناسلت متوسط برای سیال غیرنیوتنی با افزایش شاخص پاورلا افزایش یافته و بهبود عملکرد حرارتی با افزایش رایلی در سیال غلیظ پاورلا (n˃1) چشمگیر تر است. نتایج همچنین نشان می دهد که عدد رایلی برای شروع جابجایی طبیعی در محفظه با افزایش شاخص پاورلا کاهش می یابد.