ระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุมเพื่อการวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อนแบบคอนจูเกต

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอระเบียบวิธีเชิงตัวเลขแบบไฟไนต์วอลุมเพื่อวิเคราะห์ปัญหาการถ่ายเทความร้อนแบบคอนจูเกต ซึ่งเป็นการคำนวณการพาความร้อนภายในของไหลและการนำความร้อนภายในของแข็งควบคู่กัน แบบจำลองสำหรับการคำนวณได้รวมขอบเขตของของแข็งและของไหลไว้ภายในโดเมนเดียว ซึ่งวิธีการเชื่อมโยงระหว่างการนำความร้อนและการพาความร้อนใช้หลักการที่ว่าปริมาณความร้อนที่เข้าและออกจากทั้งของแข็งและของไหลที่ผิวรอยต่อของทั้งคู่ต้องมีค่าเท่ากัน โดยในที่นี้ จะใช้ค่าเฉลี่ยฮาร์โมนิกในการประมาณค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนที่รอยต่อระหว่างของแข็งและของไหล การพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์เริ่มกระทำโดยการเพิ่มเติมส่วนของการคำนวณปัญหาการถ่ายเทความร้อนลงไปในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่มีอยู่เดิม (Putivisutisak, 2002) จากนั้นจึงประยุกต์วิธีการคำนวณการถ่ายเทความร้อนแบบคอนจูเกตเข้ากับโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่พัฒนาขึ้น การตรวจสอบความถูกต้องของโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นจะทำโดยการนำผลลัพธ์ที่ได้จากวิเคราะห์ไปเปรียบเทียบกับปัญหาอย่างง่ายที่มีผลเฉลยแม่นตรง ผลการคำนวณหรือผลการทดลองที่ได้มีผู้ทำมาแล้ว โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องแล้วจะถูกนำไปวิเคราะห์ปัญหาการไหลและการถ่ายเทความร้อน เพื่อศึกษาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติต่างๆ ต่อการถ่ายเทความร้อนแบบคอนจูเกตและศึกษาผลกระทบของแรงลอยตัวเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิที่มีต่อการไหล ในวิทยานิพนธ์นี้ยังได้แสดงการเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างการคำนวณการถ่ายเทความร้อนในกรณีที่มีการพาความร้อนเพียงอย่างเดียวกับกรณีที่พิจารณาเป็นการถ่ายเทความร้อนแบบคอนจูเกต