Évaluation de la répartition thermique à travers un rayonnement incliné

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 13275 (2022) Citer cet article

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Une correction de l'auteur à cet article a été publiée le 29 août 2022.

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La distribution thermique dans une ailette poreuse concave convective-radiative annexée à une surface inclinée a été examinée dans cette recherche. L'équation régissant la variation de température et de chaleur dans l'aileron avec génération de chaleur interne est transformée à l'aide de variables non dimensionnelles, et l'équation aux dérivées partielles (PDE) résultante est abordée à l'aide d'un schéma analytique, la méthode des séries de puissance résiduelle généralisée (GRPSM). De plus, une discussion graphique est fournie pour examiner les conséquences de diverses variables non dimensionnelles, notamment les paramètres de convection-conduction, de température ambiante, de rayonnement, de génération de chaleur et d'effet de porosité sur le champ thermique de l'ailette. En outre, un graphique est tracé pour analyser les variations du gradient de température instationnaire à l'aide de la méthode des différences finies (FDM) et de la méthode des séries de puissance résiduelle généralisée (GRPSM). Le résultat majeur de cette étude révèle qu’à mesure que l’échelle des paramètres de convection-conduction augmente, la distribution de la température dans la nageoire diminue. Pour le paramètre générateur de chaleur, la répartition thermique à l’intérieur de l’aileron augmente.

Le transfert de chaleur est la transmission d'énergie induite par les variations de température et si deux systèmes en contact ont des températures différentes, le transfert de chaleur se produit jusqu'à ce que l'équilibre thermique soit atteint. L'innovation de liquides caloporteurs efficaces avec une conductivité thermique et un coefficient de transfert thermique élevés est nécessaire pour améliorer l'efficacité du processus de transmission thermique et pour réduire le coût et la taille des modules et dispositifs concernés. La suspension de minuscules particules solides dans des liquides est une méthode efficace pour augmenter la conductivité thermique des liquides et améliore ainsi le phénomène de transfert de chaleur. En utilisant ces types de liquides, plusieurs chercheurs ont exploré les caractéristiques du transfert de chaleur1,2,3,4,5,6,7. De l’autre côté, le transfert de chaleur est amélioré grâce à la surface étendue. Une chaleur excessive est produite dans les pièces de machines dans plusieurs applications industrielles, ce qui peut entraîner divers défauts de matériaux. Le transfert de chaleur à travers la surface étendue de l’appareil est une stratégie permettant d’éviter des dommages matériels. Une ailette est une surface étendue utilisée pour augmenter le taux de transfert de chaleur de la surface principale vers l'environnement. Ses applications technologiques sont nombreuses : moteurs d'embarcations refroidis par air, compresseurs, réacteurs nucléaires, échangeurs de chaleur, appareils de réfrigération, électriques et électroniques, etc. Les ailettes en matériaux poreux présentent des avantages considérables par rapport aux ailerons conventionnels, et leur recherche constitue l'un des sujets les plus complets dans le domaine du transfert de masse et d'énergie. Lors de l'examen minutieux du transfert de chaleur des ailettes en matériaux perméables, le transfert d'énergie et de masse des milieux solides et fluides doit être pris en compte. Plusieurs analyses ont été réalisées pour explorer des méthodes efficaces et productives de transfert de chaleur à travers des surfaces à ailettes perméables. Ndlovu et Moitsheki8 ont discuté du transport de chaleur unidimensionnel et des aspects thermiques dans une ailette droite poreuse mobile de section uniforme. Avec l'impact des mécanismes radiatifs, magnétiques et convectifs, Madhura et al.9 ont décrit les caractéristiques du champ thermique d'une ailette longitudinale perméable. La méthode de collocation sinc a été exécutée pour étudier le comportement thermique des ailettes perméables par Nabati et al.10 sous l'influence de la force magnétique. Avec la mise en œuvre de procédures analytiques, Kundu et Yook11 ont déterminé l'approximation analytique de l'ailette poreuse et ont ainsi étudié les caractéristiques de transfert de chaleur de l'ailette considérée. En considérant le modèle thermique local de non-équilibre, Buonomo et al.12 ont étudié les aspects de transfert d'énergie d'une surface étendue rectangulaire perméable. En mettant en œuvre la méthode de collocation spectrale, Kumar et al.13 ont décrit la variation de température et d'énergie dans une surface étendue trapézoïdale perméable avec phénomène de rayonnement.