ارائه‌کننده: محسن مشهدی کشتیبان 
استاد راهنما: دکتر محمد ضابطیان طرقی
استاد مشاور: دکتر محمد مهدی هیهات
استاد ناظر داخلی اول: دکتر مهدی معرفت
استاد ناظر داخلی دوم: دکتر محمد جعفر سبحانی
استاد ناظر خارجی اول: دکتر بهشاد شفیعی
استاد ناظر خارجی دوم: دکتر بهرنگ سجادی
تاریخ: 1403/06/25
ساعت: 10:30
مکان: دانشکده فنی و مهندسی، اتاق P6

چکیده:
استفاده از جت برخوردی با جریان آشفته در چاه حرارتی یکی از روش­های موثر در افزایش انتقال حرارت می­باشد. بررسی مواردی اعم از اثرات گردابه­های جانبی در جت برخوردی، اثرات استفاده از هندسه­های گوناگون محیط متخلخل در زیر جت، بررسی الگوهایی مختلف شعاعی فین در جت برخوردی و بهینه‌سازی چند متغیره چاه­های حرارتی در تحقیقات پیشین مغفول مانده است که این رساله سعی در ارائه دیدگاه جدیدی در این زمینه دارد. در این رساله ابتدا فیزیک جت برخوردی و اثرات گردابه­های جانبی در چاه حرارتی در کانال موازی و همگرا مورد مطالعه قرار گرفت و اهمیت وجود گردابه­ها و ناحیه بازچرخش در انتقال حرارت تایید شد، چرا که وجود جریان برگشتی باعث افزایش سرعت در نزدیکی دیواره گرم زیرین بوده است و اندازه آن اهمیت پیدا می­کند. در ادامه  اثرات وجود محیط متخلخل در ناحیه زیرین جت مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دهنده اثرات مخرب استفاده از محیط متخلخل در ناحیه زیرین جت در دبی­های بالا بوده  است. طراحی جدید که ارائه دهنده ارتفاع متغیر محیط متخلخل بوده است، کاستی­های ارتفاع ثابت را رفع کرده و با توجه به کاهش افت­های موجود در محیط متخلخل باعث افزایش عملکرد چاه حرارتی با جت برخوردی بوده است.
در ادامه اثرات استفاده از الگوهای شعاعی مستقیم و شعاعی خمیده در چاه حرارتی به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت که نشان از عملکرد بهتر چاه حرارتی با الگوی فین شعاعی مستقیم بوده است. دلیل کاهش عملکرد در الگوی شعاعی خمیده از بین بردن جریان برگشتی در چاه حرارتی بوده است. بر اساس شبیه­سازی­های صورت پذیرفته چاه حرارتی با هندسه پایه و شعاعی مستقیم ساخته شده و در بستر آزمون تهیه شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی نیز به مانند نتایج عددی حاکی از افزایش عملکرد طرح فین­داربه میزان 38 درصد بوده است. اعتبارسنجی عددی بر روی طرح تجربی صورت پذیرفت که نشانگر دقت خوب مدل آشفته SST k-ω با خطای زیر 9 درصد بوده است. در انتها نیز بهینه‌سازی دو هدفه بر روی هندسه پایه بر اساس مدل تجربی بر پایه یادگیری ماشین و الگوریتم ژنتیک صورت پذیرفت. نتایج نشان دهنده هندسه­ بهینه با کانال واگرا بوده است که همچنان بر اهمیت ناحیه بازچرخش تاکید داشته است. چرا که گردابه موجود در کانال را تقویت کرده است. در ادامه این تحقیق می‌توان به بررسی بیشتر الگوهای فین و شکل فین اشاره کرد و کار تجربی را برای بازه شار حرارتی و دبی بیشتر مورد مطالعه قرار داد.