شبیه سازی عددی جریان و انتقال حرارت آشفته در جت نوسانی برخوردی به سطح مقعر نامتقارن

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان

چکیده

این مقاله در مورد تحلیل عددی جریان و انتقال حرارت آشفته در یک جت شیاری برخوردی نوسانی به سطح مقعر نامتقارن بحث می‌کند. در این راستا معادلات متوسط گیری شده برای جریان تراکم‌ ناپذیر آشفته در حالت غیر دایم به همراه مدل آشفتگی k-𝛆 RNG در یک فضای محاسباتی دو بعدی حل شده‌اند. تاثیر فرکانس نوسان، دامنه نوسان، انحنای سطح، فاصله جت تا سطح برخورد و عدد رینولدز جت بر توزیع متوسط زمانی عدد ناسلت سطح مقعر نامتقارن، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که در مقایسه با جت پایا، استفاده از جت نوسانی در محدوده فرکانس 40 تا 160 هرتز باعث افزایش میانگین انتقال حرارت از سطح می‌شود. همچنین با افزایش عدد رینولدز از 4000 به 8000 و افزایش دامنه نوسان از 4/0 تا 1، متوسط زمانی عدد ناسلت افزایش یافته است. این در حالی است که افزایش فاصله ورودی جت از سطح برخورد، منجر به کاهش مقدار متوسط زمانی عدد ناسلت می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Sheriff HS, Zumbrunnen DA (1995) Dependence of heat transfer to a pulsating stagnation flows on pulsation characteristics. J Thermophys Heat Tr 9: 181–192.

[2] Sailor DJ, Rohli DJ, Qianli F (1999) Effect of variable duty cycle flow pulsations on heat transfer enhancement for an impinging air jet. Int J Heat Fluid Fl 20: 574–580.

[3] Camci C, Herr F (2002) Forced Convection Heat Transfer Enhancement Using A Self-Oscillating Impinging Planar Jet. J Heat Trans-T ASME 124: 770–782.

[4] Zulkifli R, Sopian K (2006) Pulsating Circular Air Jet Impingement Heat Transfer. Journal-The Institution of Engineers, Malaysia 67(3).

[5] Hofmann HM, Movileanu DL, Kind M, Martin H (2007) Influence of a Pulsation on Heat Transfer and Flow Structure in Submerged Impinging Jets. Int J Heat Mass Tran 50: 3638–3648.

[6] Liewkongsataporn W, Patterson T, Ahrens F (2008) Pulsating jet impingement heat transfer enhancement. Dry Technol 26(4):433-442.

[7] Zulkifli R, Sopian K, Abdullah S, Takriff MS (2009) Comparison of local nusselt number between steady and pulsating jet at different jet reynolds number. WSEAS Transactions on Environment and Development 5(5): 1790-5079.

[8] Xu P, Mujumdar AS, Poh HJ, Yu BM (2010) Heat transfer under a pulsed slot turbulent impinging jet at large temperature differences. Int J Therm Sci 14: 271-281.

[9] Demircan T, Turkoglu H (2010) The numerical analysis of oscillating rectangular impinging jets. Numer Heat Transfer 58: 146-161.

[10] Mohammadpour J, ­Rajabi-Zargarabadi M, Mujumdar AS, Ahmadi H (2014) Effect of intermittent and sinusoidal pulsed flows on impingement heat transfer from a concave surface. Int J Therm Sci 76: 118-127.

[11] Choi M, Yoo HS, Yang G, Lee JS, Sohn DK (2000) Measurement of impinging jet flow and heat transfer on a semi-circular concave surface. Int J Heat Mass Tran 43: 1811-1822.

[12] Sharif MAR, Mothe KK (2009) Evaluation of turbulence models in the prediction of heat transfer due to slot jet impingement on plane and concave surfaces Numer. Numer Heat Tr B-Fund 55(4):273-294.

[13] Mohammadpour J, Zolfagharian MM, Mujumdar AS, ­Rajabi-Zargarabadi M, , Abdulazadeh M (2014) Heat transfer under composite arrangement of pulsed and steady turbulent submerged multiple jets impinging on a flat surface. Int J Therm Sci 86: 139-147.

[14] Daly BJ, Harlow FH (1970) Transport equation in     turbulence. Phys Fluids 13: 2634-2649.

[15] Kays WM, Crawford ME (Translator) (1993)    Convective heat and mass transfer. 3th edn.  McGraw-Hill, New York.

[16] Mladin EC, Zumbrunnen DA (1997) Local convective heat transfer to submerged pulsating jets. Int J Heat Mass Tran 40: 3305-3321.

[17] Ahmadi H, ­Rajabi-Zargarabadi M, Mujumdar AS, Mohammadpour J (2015) Numerical modeling of a turbulent semi-confined slot jet impinging on a concave surface. Int J Therm Sci 19: 129-140.

[18] Kumar BVNR, Prasad BVSSS (2008)  Computational flow and heat transfer of a row of circular jets impinging on a concave surface. Heat Mass Transfer 44(6): 667-678.

[19] Liewkongsataporn W, Ahrens F, Patterson T (2006) A numerical study of axisymmetric pulsating jet  impingement heat transfer. International heat transfer conference 13: 13–18.

[20] Behera RC, Dutta P, Srinivasan K (2007) Numerical study of interrupted impinging jets for cooling of electronics. IEEE Trans Compon Package Technol 30: 275-284.

[21] Xu P, Yu BM, Qiu SX, Poh HJ, Mujumdar AS (2010) Turbulent impinging jet heat transfer enhancement due to intermittent pulsation. Int J Therm Sci 49: 1247–1252.