Prirodna konvekcija i stvaranje entropije unutar porozne kvadratne šupljine sa neravnim vertikalnim zidovima u četiri režima zagrevanja

  • Maache Mouna Faculty of Science and Technology, Department of Mechanical Engineering, Abbes Laghrour University, Khenchela, Algeria.
  • Brahmi Chihab Eddine Faculty of Science and Technology, Department of Mechanical Engineering, Abbes Laghrour University, Khenchela, Algeria. https://orcid.org/0009-0003-3578-8440
  • Belghar Nourredine Faculty of Science and Technology, Department of Mechanical Engineering, Abbes Laghrour University, Khenchela, Algeria. https://orcid.org/0000-0002-7772-5101
  • Kalfali Mahmoud Faculty of Science and Technology, Department of Mechanical Engineering, Abbes Laghrour University, Khenchela, Algeria. https://orcid.org/0009-0002-6183-7800
DOI: https://doi.org/10.5937/vojtehg74-58738
Ključne reči: šupljina, porozna sredina, prirodna konvekcija, generisanje entropije, poroznost, permeabilnost

Sažetak


Uvod/cilj: Ovaj rad proučava prirodnu konvekciju unutar porozne šupljine sa neravnim vertikalnim zidovima, sa težištem na ispitivanju uticaja različitih režima zagrevanja. Model se sastoji od kvadratne šupljine sa sinusoidnim neravninama na vertikalnim zidovima. Šupljina ima kvadratni poprečni presek, a neravnine su opisane sinusoidnom talasnom funkcijom sa određenom amplitudom i talasnom dužinom. Levi vertikalni zid šupljine održava se na konstantnoj niskoj temperaturi, dok je donji zid podvrgnut različitim profilima zagrevanja, uključujući linearno, konstantno, parabolično i sinusoidno zagrevanje. Izbor ovih različitih režima zagrevanja ima za cilj da ispita kako se ponašanje prenosa toplote menja u svakom režimu. Gornji i desni zid se smatraju adijabatskim.

Metode: Uticaj metoda zagrevanja i Darsijevog broja na strujanje fluida i prenos toplote pri visokom Rejnoldsovom broju analizira se numerički.

Rezultati: Rezultati pokazuju da svi profili zagrevanja stvaraju različite termičke gradijente koji utiču na jačinu vrtloga i složenost strujanja. U radu se ispituje i nepovratno ponašanje sistema sa fokusom na stvaranje entropije usled prenosa toplote i viskoznog trenja, a radi procene termodinamičke efikasnosti šupljine.

Zaključak: Cilj studije je da pruži sveobuhvatno razumevanje kako uslovi zagrevanja, promena permeabilnosti i konvekcija pri visokom Rejnoldsovom broju utiču na termičku i fluidnu dinamiku u poroznim šupljinama, kao i implikacije za unapređenje performansi sistema za upravljanje toplotom u praktičnim inženjerskim primenama.

Reference

Bӧttcher, N., Watanebe, N., Gӧrke, U. J., and Kolditz, O., 2016. Geoenergy Modeling I : Geothermal Processes in Factured Porous Media (Computational Modeling of Energy Systems). Springer International Publishing.
Abed Gatea Al-Shammary, A., Kouzani, A., Gyasi-Agyei, Y., Gates, W., and Rodrigo-Comino, J., 2020. Effects of solarisation on soil thermal-physical properties under different soil treatments: A review, Geoderma, 363, pp. 110038
https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.114137
Kumar, D., Alam, M., Zou, P. X. W., Sanjayan, J. G., and Memon, R. A. 2020. Comparative analysis of building insulation material properties and performance, Renewable and sustainable energy reviews, 131, pp. 110038.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110038
Picher, C., Metzler, G., Niederegger, C., and Lacker, R. 2012. Thermo-mechanical optimization of porous building materials based on micromechanical concepts : Application to load-carring insulation materials.
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2011.09.013
Bloemendal, M., Olsthoom, T., and Boons, F., 2014. How to achieve optimal and sustainable use of the subsurface for Aquifer Thermal Energy Storage. Energy Policy, 66, pp 104-114
https://doi.org/10.1016/j.enpol.2013.11.034
Gao, D., Chen, Z., and Chen, L., 2014. A thermal lattice Bottzmann model for natural convection in porous media under local thermal non-equilibrium conditions. International Journal of Heat and Mass Transfer, 70, pp. 979-989.
https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.11.050
Kaviany, M., 2011. Principles of heat transfer in porous media. Mechanical Engineering Series. Spring-Verlag New York Inc.
Basak, T., Kaluri, R.S. and Balakrishnan, A.R. 2011. Effects of Thermal Boundary Conditions on Entropy Generation during Natural Convection. Numerical heat transfer. Part A. Applications. 59(5), pp.372–402.
https://doi.org/10.1080/10407782.2011.549075
Kaluri, R.S. and Basak, T. 2011. Entropy generation due to natural convection in discretely heated porous square cavities. Energy, 36(8), pp. 5065–5080.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.06.001
Brahmi, C.E., Maache, M., Belghar, N., Kalfali, M. and Bessaih, R. 2024. Free convection and entropy generation inside porous cavities with irregular vertical walls nonuniformly heated from below. Numerical heat transfer. Part A. Applications. pp.1–27.
https://doi.org/10.1080/10407782.2024.2359046
Dutta, S., Goswami, N., Pati, S. and Biswas, A.K. 2020. Natural convection heat transfer and entropy generation in a porous rhombic enclosure: influence of non-uniform heating. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 144(4), pp.1493–1515.
https://doi.org/10.1007/s10973-020-09634-7
Tasmin, M., Nag, P., Hoque, Z.T. and Molla, Md. M. 2021. Non-Newtonian effect on heat transfer and entropy generation of natural convection nanofluid flow inside a vertical wavy porous cavity. SN applied sciences, 3(299).
https://doi.org/10.1007/s42452-021-04157-8
Al Waaly, A., Tumpa, S.A., Nag, P., Paul, A.R., Saha, G. and Saha, S.C. 2024. Entropy generation associated with natural convection within a triangular porous cavity containing equidistant cold domains. Frontiers in Energy Research, 12:1422256.
https://doi.org/10.3389/fenrg.2024.1422256
Rashad, A.M., Armaghani, T., Chamkha, A.J. and Mansour, M.A. 2018. Entropy generation and MHD natural convection of a nanofluid in an inclined square porous cavity: Effects of a heat sink and source size and location. Chinese Journal of Physics. 56(1), pp.193–211.
https://doi.org/10.1016/j.cjph.2017.11.026
Chen, X. B., Yu, P., Sui, Y., Winoto, S. H., and Low, H. T., 2008. Natural Convection in a Cavity Filled with Porous Layers on the Top and Bottom Walls. Transport in Porous Media.78(2), pp. 259-276.
https://doi.org/10.1007/s11242-008-9300-2
Bejan, A., 1979. A Study of Entropy Generation in Fundamental Convective Heat Transfer. Journal of Heat Transfer, 101(4) pp. 718-725.
https://doi.org/10.1115/1.3451063
Bhardwaj, S., Dalal, A., and Pati, S., 2015. Influence of wavy wall and non-uniform heating on natural convection heat transfer and entropy generation inside porous complex enclosure. Energy. 79 pp. 467-481.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.11.036
Objavljeno
2026/01/23
Broj časopisa
Vol. 74 Br. 2 (2026): april – jun
Rubrika
Originalni naučni radovi

Sva prava zadržana (c) 2026 MAACHE Mouna

Creative Commons License

Ovaj rad je pod Creative Commons Autorstvo 4.0 međunarodnom licencom.

Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:

Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:

  1. Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
  2. Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
  3. Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).