در پژوهش حاضر انتقال حرارت همرفت حول یک استوانه گرم پوشیدهشده با محیط متخلخل حلقوی در یک کانال تخت مورد بررسی قرار گرفتهاست. برای بهبود انتقال حرارت از محیط متخلخل با رسانندگی حرارتی بالا استفاده شده و در عین حال برای کاهش افت فشار جریان دو پراکندگی تخلخل برای این محیط در نظر گرفته شده است. برای ایجاد دو پراکندگی تخلخل، از پره‌های متخلخل با تخلخل ۰/۹ استفاده شده است که به طور یکنواخت به استوانه متصل شده‌اند. در این حالت پره‌ها درجه اول تخلخل (تخلخل میکروسکوپی) و چیدمان پره‌ها در فضای پیرامون استوانه درجه دوم تخلخل (تخلخل ماکروسکوپی) را تشکیل می‌دهند. هدف از این پژوهش بررسی و بهینه‌سازی شرایط جریان برای دست‌یابی به بیشترین دمای خروجی و نرخ انتقال حرارت به ازای کمترین اتلافات فشاری است.
این بهینه‌سازی در بازه اعداد رینولدز ۶۰ تا ۱۲۰ اعداد دارسی ۳-۱۰ تا ۵-۱۰، تخلخل ماکروسکوپی ۰/۲۵ تا ۰/۷۵ و نسبت شعاع خارجی به داخلی پره‌های متخلخل ۱/۵ تا ۲ صورت گرفته است. مدل‌سازی مساله به کمک روش عددی شبکه بولتزمن صورت گرفته و صحت شبیه‌سازی توسط مطالعات عددی و آزمایشگاهی موجود مورد ارزیابی قرار گرفته است. بهینه‌سازی نتایج به کمک روش سطح پاسخ مرکب مرکزی سه‌سطحی انجام شده و نتایج عددی حاکی از صحت پیش‌بینی‌ها در شرایط بهینه است. به این ترتیب نتایج حاصل از این تحقیق می‌تواند راهنمایی مفید در زمینه بهینه‌سازی مبدل‌های حرارتی قلمداد شود.
کلمات کلیدی: انتقال حرارت همرفت، محیط متخلخل با دو پراکندگی تخلخل، روش شبکه بولتزمن
