در مطالعه حاضربا ساخت بستر آزمایشگاهی،به بررسی تجربی انتقال حرارتجریان جوشش مادون سرد در بین دو لوله هم محور عمودیبا قطر داخلی و خارجی بترتیب 50/7 و 70/6 میلی متر در فشار اتمسفریک و سیال کاری آب پرداخته شدهو اثر پارامترهایی مانند شار حرارتی، دبی جرمی، دمای مادون سرد ورودی و استفاده از اسفنج متخلخل فلزی برروی ضریب انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج بدست آمده از این پژوهش که در محدوده دبی جرمی kg/s 0/012 تا kg/s 0/0286 می باشد، نشان می دهد که انتقال حرارت از دو مکانیسم جابجایی اجباری و جوشش جریانی تشکیل می یابد که اثر هر یک از پارامترهای فوق بر روی این دو مکانیسم انتقال حرارت مورد بررسی قرارگرفته است. ضریب انتقال حرارت به شدت تابعی از شار حرارتی اعمال شده می باشد. با زیادشدن شار حرارتی، ضریب انتقال حرارت افزایش یافته و با تغییر دبی جرمی در محدوده ذکرشده (در ناحیه جوشش مادون سرد)، تا 30% افزایش می یابد. همچنین، استفاده از محیط متخلخل اسفنج فلزی (با تخلخل 95 درصد)، ضریب انتقال حرارت جریان جوشش مادون سرد را تا 30 درصد افزایش می دهد. اعتبارسنجی نتایج تجربی بدست آمده نیز با گزارشات معتبر انجام شده است.

جوشش جریانی مادون سرد یکی از مسائل مهم در صنایعی همچون هسته ای و تولید نیرو است، زیرا با تحلیل آن اطلاعاتی در خصوص کسر حجمی بخار در روی دیواره و میزان شار حرارتی بحرانی به دست می آید. در کار حاضر تاثیر موجدار بودن کانال بر جوشش جریانی مادون سرد درون یک کانال قائم دو بعدی به صورت عددی بررسی شده و از روش حجم محدود و مدل دو سیالی برای مطالعه جریان استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که با افرودن نانو ذرات به سیال پایه قطر متلاشی شدن حبابها و کسر حجمی بخار روی دیواره کاهش می یابد ولی دمای دیواره بدلیل کاهش شار حرارتی تبخیر افزایش پیدا می کند. همچنین با افزایش دامنه سینوسی، کسر حجمی بخار روی دیواره و دمای دیواره افزایش می یابد. به دلیل ثابت بودن مقدار مومنتم جریان در عرض کانال، با افزایش دمای آب روی دیواره چگالی آن کاهش یافته و سرعت سیال در نزدیکی دیواره ها افزایش یافته است. هم چنین به دلیل تغییرات سرعت ناشی از تغییرات سطح مقطع کانال و به دنبال آن کاهش فشار موضعی جریان، کسر حجمی بخار در نزدیکی گلوگاه ها افزایش می یابد.

جوشش جریانی مادون سرد زمانی رخ می دهد که دمای توده سیال کمتر و دمای سطح تماس بیشتر از دمای اشباع متناظر با فشار سیال باشد. یکی از راه های افزایش مکانیسم انتقال حرارت استفاده از فوم های فلزی با تخلخل بالا در کانال ها است که دارای نسبت مساحت سطح به حجم بالا است که باعث افزایش سطح انتقال حرارت و همچنین افزایش ضریب انتقال حرارت کانال می شود. در مطالعه حاضر، با ساخت بستر آزمایشگاهی به بررسی تجربی تاثیر ماده متخلخل بر انتقال حرارت جریان جوشش مادون سرد بین دو لوله هم مرکز عمودی (لوله انلیوس) با قطر داخلی و خارجی به ترتیب 50/7 و 70/6میلی متر در فشار اتمسفریک و سیال کاری آب پرداخته شده است. فوم فلزی به کاررفته از جنس نیکل با ppi10 و تخلخل 95% است و اثر پارامترهایی مانند شار حرارتی و دبی جرمی بر ضریب انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج به دست آمده از این پژوهش که محدوده دبی جرمی 0/012 تا kg/s0/286 است، نشان می دهد که در طول تمام مراحل آزمایش انتقال حرارت از دو مکانیسم جابه جایی اجباری و جوشش جریانی تشکیل می شود که اثر هر یک از پارامترهای فوق بر این دو مکانیسم انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با کاهش دبی جرمی در محدوده ذکرشده در ناحیه جوشش مادون سرد، ضریب انتقال حرارت تا 30% افزایش می یابد؛ همچنین استفاده از محیط متخلخل، ضریب انتقال حرارت جریان جوشش مادون سرد را تا حدود 30% افزایش می دهد.

در این پژوهش، به مدل سازی جریان جوشش مادون سرد آب و نانوسیال با سیال پایه آب در کانال هایی با سطح مقطع متفاوت با قطر هیدرولیکی یکسان پرداخته شده است. در ابتدا جوشش مادون سرد سیال خالص در کانال ها با استفاده از دیدگاه اویلر - اویلر بررسی شد. نتایج حاصل از این قسمت با داده های آزمایشگاهی تطابق بسیار خوبی داشتند. در ادامه تاثیر نانوذرات بر جریان جوشش مادون سرد دراین کانال ها مورد مطالعه قرار گرفت. نانوذرات اکسید مس با قطر 40 نانومتر در ورودی به این جریان تزریق شد. جوشش نانوسیال با درنظر گرفتن سه فاز مایع، بخار و نانوذرات جامد مدل سازی شد. برهم کنش فاز مایع و بخار با استفاده از دیدگاه اویلر- اویلر مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی حرکت نانوذرات در سیال پیوسته از دیدگاه اویلر – لاگرانژ استفاده شد. آب، بخار و نانوذرات به ترتیب سیال پیوسته، سیال پراکنده و جامد پراکنده در نظر گرفته شدند. بعد اعتبارسنجی مدل حاضر، جوشش نانوسیال در کانال های مختلف مدل سازی شد. تغییرات کسر حجمی و دما به عنوان دو پارامتر مهم در طول کانال ها به دست آمد. طبق نتایج به دست آمده مشخص شد، در غلظت های کم نانوذرات (0.001 kg/s) کانالی با مقطع مستطیلی دارای بیش ترین تغییرات کسر حجمی بخار نسبت به جوشش سیال خالص و در غلظت های بیش تر (0.005 kg/s) کانالی با مقطع مربعی شکل بیش ترین تغییرات را از آن خود کرده اند.

در مطالعه حاضر، با استفاده از شبیه سازی عددی اکسی سیمتریک مبتنی بر روش اویلر-اویلر جوشش جریانی مادون سرد آب خالص در یک لوله را مورد بررسی قرار داده و ضریب انتقال حرارت محلی و متوسط، کسر حجمی بخار محلی و متوسط و دمای دیواره محلی و متوسط تحت شرایط مرزی مختلف برای مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی، دمای دیواره با افزایش فشار افزایش می یابد. همچنین کسر حجمی بخار با افزایش فشار کاهش یافته است. تاثیر شار حرارتی بر دمای دیواره و کسر حجمی بخار بیشتر از تمامی شرایط مرزی دیگر می باشد. اگرچه رویکرد های عددی دید کاملی در مورد الگوی جریان و ویژگی های حرارتی می دهند، شبیه سازی جریان های چندفازی پیچیده نیازمند منابع محاسباتی بالایی است و بسیار زمان بر است. در نتیجه، ما یک رویکرد یادگیری عمیق مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی برای پیش بینی پارامتر های ذکر شده در آب خالص ارائه می کنیم. مدل های ارائه شده در مطالعه حاضر با استفاده از روش بهینه سازی فراپارامترها به صورت دقیق پارامترهای خروجی را پیش بینی می کنند. نتایج حاصل از مدل های پیش بینی نشان می دهد که این مدل ها قادر به پیش بینی دقیق توابع هدف با میانگین خطای مطلق کمتر از 5/2% و ضریب تعیین بیشتر از 9/0 است.

در این پژوهش، به مدل سازی جریان جوششی مادون سرد نانوسیال با سیال پایه آب در کانالی با یک نقطه داغ پرداخته شده است. تاثیر افزودن نانوذرات بر جریان جوششی مادون سرد در این کانال مورد مطالعه قرار گرفت. نانوذرات به کارگرفته شده، آلومینا هستند. برای شبیه سازی، ابتدا خواص نانوسیال را متغیر با دما در نظر گرفته و بعد از آن با استفاده از دیدگاه اویلر-اویلر جوشش را بررسی می کند. اسم این روش اویلر-مخلوط گذاشته شده است. علاوه بر درنظرگرفتن خواص متغیر با دما در این پژوهش، از مدلی برای چگالی نقطه جوانه زنی استفاده شد که تابع زبری سطح و میزان رسوب نانوذرات است. بعد از صحت سنجی مدل حاضر، جوشش نانوسیال با درنظرگرفتن چهار زبری 25، 50، 75 و 100نانومتر مدل سازی شد. تغییرات پارامترهای دینامیک حباب در شارهای حرارتی و زبری های مختلف سطح بررسی شدند. طبق نتایج به دست آمده مشخص شد که با افزایش زبری سطح شاهد اُفت دمای سطح و افزایش چگالی نقطه جوانه زنی شده است. همچنین در این بازه زبری سطح، با افزایش زبری سطح قطر جدایش حباب افزایش و فرکانس جدایش کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان دادند که افزایش شار حرارتی موجب افزایش فرکانس جدایش حباب و کاهش قطر جدایش حباب و زمان انتظار حباب می شود.

در این مقاله هدف تحلیل دینامیکی همراه با ملاحظات احتراز از بروز ناپایداری در جریان دوفازی در یک کانال حرارتی است. تاثیر پمپ با در نظر گرفتن یک تابع افت فشار بر حسب سرعت جرمی جریان مدل شده است. عوامل موثردر تعامل مشخصه مقاومت داخلی و پمپ با بروز ناپایداری لدینگ مورد بررسی قرار گرفته است. در صورت وجود نوسان، دامنه نوسانات در این پدیده محدود است. همچنین وجود حجم فشرده سیال (سرج تانک) می تواند سبب بروز ناپایداری افت فشاری در سیستم شود. با در نظر گرفتن این که شرط وقوع ناپایداری؛ کوچک تر بودن شیب منحنی مشخصه خارجی از شیب منحنی مشخصه داخلی درناحیه شیب منفی مشخصه مقاومت داخلی خواهد بود؛ روش های کنترل ناپایداری با افزودن مقاومت ورودی و یا از طریق پمپ مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. روش لیاپانوف در تحلیل خطی وقوع ناپایداری مورد استفاده قرار گرفته است و پرتره فازی در نقاط تکین ارائه شده است. همچنین بررسی ها نشان می دهد که دامنه و فرکانس نوسانات وابسته به پارامتر ضریب زوال نوسان است و با کاهش آن فرکانس نوسان افزایش می یابد.

انتقال حرارت در دیواره ها نقش بسزایی در تخمین صحیح توزیع دما به منظور بررسی تنش های حرارتی و خستگی کم چرخه در بستار موتور دیزل دارد. از این رو لازم است که در طراحی و شبیه سازی دقیق راهگاه خنک کاری جزییات جریان و انتقال حرارت در محدوده وسیعی از کارکرد موتور بررسی شود. یک رویکرد کارآمد برای مطالعه سامانه خنک کاری، شبیه سازی آن با کمک دینامیک سیالات محاسباتی به شکل سه بعدی با حل همزمان سازه و سیال است که منجر به پیش بینی دقیق دمای دیواره و شار حرارت می شود. در این مقاله توزیع ضرایب انتقال حرارت جابه جایی در راهگاه خنک کاری یک موتور دیزل سنگین 16 استوانه با روش دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت محاسبه شده است. همچنین حل معادلات پدیده جوشش مادون سرد براساس دو الگوی رایج چن و بی دی ال انجام شده است و تاثیر شاخص های سرعت، دما و فشار سیال در زمان وقوع پدیده جوشش بر انتقال حرارت دیواره راهگاه خنک کاری مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که بهترین حالت برای راهگاه خنک کاری زمانی است که در نقاط بحرانی حرارتی، سیال خنک کننده به سرعتی برسد که جوشش هسته ای مادون سرد رخ دهد.