مواد و ساخت پیشرفته

در یک مطالعه جدید، تاثیر ضخامت فوم فلزی بر رسانایی و انتقال حرارت همرفتی برای یک صفحه تخت با فوم فلزی که توسط یک جت اسلات مستطیلی تحت ضربه قرار داده شده است، بررسی شده است. برای این منظور، توزیع موضعی انتقال حرارت برای یک صفحه مسطح با فوم فلزی متخلخل که توسط یک جت هوای اسلات مستطیلی به آن ضربه وارد می شود اندازه‌گیری شده است.

هدف اصلی این بررسی، جداسازی اثرات انتقال حرارت همرفتی و هدایتی در یک صفحه تخت با فوم فلزی است. برای این هدف، صفحه تخت در دو حالت متصل به فوم فلزی و جدا از آن مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین تأثیر ضخامت فوم فلزی بر انتقال حرارت همرفتی و هدایتی نیز بررسی شده است.  برای کارهای آزمایشگاهی، یک فوم فلزی آلومینیومی سلول باز با تخلخل 92٪ و چگالی منافذ 20 PPI (منافذ در هر اینچ) مورد مطالعه قرار گرفته است. ضخامت فوم های فلزی مورد مطالعه 4 میلی متر، 8 میلی متر و 12 میلی متر است. عدد رینولدز از 5200 تا 12000 متغیر است و فاصله برخورد بین 2 تا 10 برابر عرض شکاف مستطیلی متغیر است. عدد ناسلت[1] موضعی یک صفحه تخت متصل به فوم فلزی و جدا از آن مستقل از فاصله برخورد، بدون توجه به ضخامت فوم فلزی، است.

نتایج آزمایشات نشان داده است جت برخوردی روی صفحه تخت با فوم فلزی بسته به ضخامت فوم فلزی، مقاومت هیدرولیکی بیشتری را تجربه می کند; فوم فلزی با ضخامت 12 میلی متر بالاترین مقاومت هیدرولیکی اضافی را ارائه می دهد ولی فوم فلزی با ضخامت 4 میلی متر مقاومت هیدرولیک اضافی ناچیز ارائه می دهد;صفحه تخت با فوم فلزی جدا شده در انتقال حرارت همرفتی به دلیل مقاومت هیدرولیکی اضافی تضعیف می شود ولی صفحه تخت با فوم فلزی متصل، انتقال حرارت هدایتی را به دلیل فوم فلزی همراه با تضعیف انتقال حرارت همرفتی به دلیل مقاومت هیدرولیکی اضافی تجربه می‌کند; تضعیف انتقال حرارت همرفتی و انتقال حرارت هدایتی به دلیل وجود فوم فلزی به ترتیب با ضریب تضعیف و ضریب افزایش اندازه‌گیری می‌شود; میانگین ضریب تضعیف به ترتیب 1.12، 0.96 و 0.84 برای 4 میلی متر، 8 میلی متر و 12 میلی متر است; ضریب افزایش فوم فلزی با 4 میلی متر، 8 میلی متر و 12 میلی متر به ترتیب 1.91، 2.20 و 2.90 است. از این رو می توان گفت، اثر افزایش ناشی از انتقال حرارت هدایتی بر اثر تضعیف در انتقال حرارت همرفتی به دلیل مقاومت هیدرولیکی اضافی غالب است.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1290072922002022