بررسی دوبعدی میدان جریان جابجایی آزاد حول یک استوانه‌ افقی داغ غوطه ور در آب با استفاده از تکنیک PIV

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی اصفهان

2 هیئت علمی/دانشگاه صنعتی اصفهان

3 دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

در تحقیق حاضر میدان جریان حاصل از پدیده جابجایی آزاد حول استوانه فلزی با شار حرارتی یکنواخت با استفاده از تکنیک PIV مورد بررسی تجربی قرار می­گیرد. آزمایش­ها در یک ظرف مکعبی حاوی سیال آب که سطح آزاد آن با هوا در ارتباط است و یک استوانه فلزی که بطور افقی از دیواره جانبی آن عبور کرده است، انجام می­شود. برای ایجاد جریان دوبعدی، دو صفحه موازی داخل ظرف قرار می­گیرد و سپس، استوانه فلزی از میان آن عبور می کند. آزمایش برای ارتفاع­های مختلف آب صورت گرفته و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه می­شود. برای اندازه­گیری سرعت جریان در ناحیه موردنظر از روش سرعت­سنجی PIV استفاده می­شود. این آزمایش­ها توسط یک لیزر 200 میلی وات پیوسته و یک دوربینCCD  25 فریم بر ثانیه صورت می‌گیرد. در این آزمایش­ها، در یک بازه زمانی مشخص با ردیابی ذرات هم چگالی با آب میدان جریان اطراف استوانه در لحظات متوالی بدست می­آید. تحلیل­های متوالی میدان جریان در لحظات مختلف، میدان جریان غیردائم را بدست می‌آورد. نتایج نشان می‌دهد علی رغم حذف اثرات سه بعدی جریان، میدان جریان شدیدا نوسانی و غیردائم است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Fujii T (1963) Theory of the steady laminar natural convection above a horizontal line heat source and a point heat source, Int. J. Heat Mass Transfer 6: 597–606.

[2] Ayani MB, Esfahani JA, Niazmand H, Sousa ACM (2005) Transient laminar convection induced by a line heat source: a numerical study with primitive variables. Scientia Iranica, 12(2): 247–254.

[3] Kazemzadeh Hannani S, Sadeghipour MS, Nazaktabar MN (2002) Natural convection heat transfer from horizontal cylinders in a vertical array confined between parallel walls. IJE Transactions A: Basics 15(3): 293–302.

[4] Angelo D, Levoni P, Barozzi G (2008) Numerical predictions for stable buoyant regimes within a square cavity containing aheated horizontal cylinder. Int J Heat and Mass Transfer 51: 553–565.

[5] Gebhart B, Pera L, Schorr AW (1970) Steady laminar natural convection plumes above a horizontal line source. Int J Heat and Mass Transfer 13: 161–171.

[6] Pera L, Gebhert B (1971) On the stability of laminar plumes: some numerical solutions and experiments. Int J Heat Mass Transfer 14: 975–984.

[7] Fujii T, Morioka I, Uehara H (1973) Buoyant plume above a horizontal line heat source. Int J Heat Mass Transfer 16: 755–768.

[8] Incropera FP, Yaghoury MA (1979) Bouyancy driven flows originating from heated cylinder submerged in a finite water layer. Int J Heat and Mass Transfer 23: 269–278.

[9] Schorr AW, Gebhart B (1973) An experimental investigation of natural convection wakes above a line heat source. Int J Heat Mass Transfer 13: 557–571.

[10] Kitamura K, Kami-iwa F, Misumi T (1992) Heat transfer and fluid flow of natural convection around large horizontal cylinders. Int J Heat and Mass Transfer 42: 4093–4106.

[11] Atayılmaz O, Teke I (2010) Experimental and numerical study of the natural convection from a heated horizontal cylinder wrapped with a layer of textile material. Int C Heat and Mass Transfer 37: 58–67.

[12] Ashjaee M, Eshtiaghi AH, Yaghoubi M, Yousefi T (2007) Experimental investigation on free convection from a horizontal cylinder beneath an adiabatic ceiling. Experimental Thermal and Fluid Science 32: 614–623.

[13] Rezaei A, basharhagh M, Yousefi T (2010) Free convection heat transfer from a horizontal fin attached cylinder between confined nearly adiabatic walls. Experimental Thermal and Fluid Science 34: 177–182.

[14] Stanislas M, Okamoto K, Kahler C (2003) Main results of the First International PIV Challenge. Meas. Sci Technol 14: 63–89.