تحلیل انتقال حرارت ترکیبی (جابجایی مختلط- تشعشع گرمایی) آشفته در کانال قائم سه بعدی با خواص متغیر با دما

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

3 دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

هدف از مقاله حاضر، تحلیل انتقال حرارت ترکیبی (تشعشع گرمایی-جابجایی مختلط) آشفته در یک کانال سه ‌بعدی قائم تحت شرایطی که خواص سیال با تغییرات دما تغییر می‌کند است. جریان سیال در عدد رینولدز برابر با 6200 بر مبنای عرض کانال و عدد گراشف برابر با 107 بر مبنای عرض کانال و اختلاف دمای دیواره گرم و سرد، با سرعت و دمای یکنواخت وارد این کانال می‌شود. دیواره سمت راست گرم بوده و جریان سیال در نزدیکی آن دارای اثرات شناوری هم‌سو و دیواره سمت چپ سرد بوده و جریان سیال در نزدیکی آن دارای شناوری ناهم‌سو می‌باشد. خواص ترموفیزیکی سیال مانند ویسکوزیته و ضریب هدایت حرارتی بر مبنای قانون توانی با دما تغییر می‌یابد. چگالی سیال نیز بر مبنای قانون گاز کامل تغییر می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که در حضور تشعشع گرمایی، به دلیل کاهش اثرات شناوری، پروفیل‌های دما مسطح‌تر می‌شود. هم‌چنین، تشعشع گرمایی باعث افزایش انتقال گرما در هر دو سمت هم‌سو و ناهم‌سو می‌گردد و گرادیان سرعت در سمت هم‌سو کاهش و در سمت ناهم‌سو افزایش می‌یابد. علاوه بر آن، فرض خواص متغیر با دما باعث کاهش گرادیان‌های سرعت و دما در ناحیه هم‌سو و افزایش آنها در ناحیه ناهم‌سو می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]Yang G, Wu J (2014) Effect of aspect ratio and assisted buoyancy on flow reversal for mixed convection with imposed flow rate in a vertical three dimensional rectangular duct. Int J Heat Mass Transf 77: 335-343.

[2]  Cheng CH, Kou HS, Huang WH (1990) Flow reversal and heat transfer of fully developed mixed convection in vertical channels. J Thermophys Heat Transfer 4(3): 375-383.

[3] Yan WM, Li HY (2001) Radiation effects on mixed convection heat transfer in a vertical square duct. Int J Heat Mass Transf 44(7): 1401-1410.

[4] Bazdidi-Tehrani F, Safakish A (2014) Mixed-convection and thermal radiation heat transfer in a three-dimensional asymmetrically heated vertical channel. Heat Transfer Res 45)6).

[5] Satish N, Venkatasubbaiah K, Harish R (2015) Effect of buoyancy on turbulent mixed convection flow through vertical and horizontal channels. Advances in Computation, Modeling and Control of Transitional and Turbulent Flows 251.

[6] Myong HK (1991) Numerical investigation of fully developed turbulent fluid flow and heat transfer in a square duct. Int J Heat Fluid Flow 12(4): 344-352.

[7]  Ma LD, Li ZY, Tao WQ () Direct numerical simulation of turbulent flow and heat transfer in a square duct with natural. Heat Mass Transfer  44: 229-250

[8] Bazdidi-Tehrani F, Aghaamini M, Moghaddam S (2017) Radiation effects on turbulent mixed convection in an asymmetrically heated vertical channel. Heat Transfer Eng 38(5): 475-497.

[9] dos Santos ED, Isoldi LA, Petry AP, França FH (2014) A numerical study of combined convective and radiative heat transfer in non-reactive turbulent channel flows with several optical thicknesses: a comparison between LES and RANS. Revista Brasileira Ciencias Mecanicas 36(1): 207-219.

[10] Weng HC (2008) Variable physical properties in natural convective gas microflow. J Heat Transf 130(8): 082401.

[11]  Toutant A, Bataille F (2013) Turbulence statistics in a fully developed channel flow submitted to a high temperature gradient. Int J Therm Sci 74: 104-118.

[12] Bejan A (2013) Convection heat transfer. John wiley & sons.

[13] Menter FR (2003) Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications.

[14] Modest MF (2003) Radiative heat transfer. 2nd edn. Academic Press, USA.

[15]   See “The OpenFOAM foundation homepage” on www.openfoam.com, 2015-2016.