AI Summary & Key Takeaways
AI InsightAs a result of the numerical parametric study, a correlation for the Nusselt number is obtained to be used for practical cooling problems.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
An air filled rectangular enclosure containing an isothermal plate is cooled from a lateral wall while other three sides are insulated. A horizontally situated thin isothermal plate is the sole source of heat input within the system. The plate and the cold walls are maintained at constant temperatures. The transport equations, along with the Boussinesq approximation as well as the energy equation, are solved using the finite volume method (FVM) coupled with SIMPLE algorithm. The steady state mean Nusselt number over the isothermal plate surface area is computed for each case as a function of Rayleigh number, the plate length and position. Rayleigh number is varied from 105 to 5×107 while two plate length alternatives were studied—50% and 75% of the enclosure length. The plate thickness was kept constant—1% of the enclosure height. The effects of the plate length, the plate position and the aspect ratio (A=1 and 2) on the heat transfer characteristics and the fluid flow were investigated. For increasing Rayleigh number the heat transfer rates increases, and for increasing plate length the heat transfer rate (Nusselt number) decreases by about 25%. As a result of the numerical parametric study, a correlation for the Nusselt number is obtained to be used for practical cooling problems.
Özet
Bir izotermal plaka içeren hava dolu dikdörtgensel kapalı kutunun diğer üç kenarı yalıtılmış iken bir dikey kenarından soğutulmaktadır. Yatay olarak konumlandırılan izotermal plaka sisteme ısı girişinin tek kaynağıdır. Plaka ve soğuk duvarlar sabit sıcaklıkta muhafaza edilmektedir. Boussinesq yaklaşımı ile beraber taşınım denklemleri ve enerji denklemi SIMPLE algoritması ile kuple edilen sonlu hacim metodu (FVM) kullanılarak çözülmektedir. Sürekli rejimde, izotermal plaka yüzey alanı üzerinden ortalanan Nusselt sayısı, Rayleigh sayısı, plaka uzunluğu ve konumunun bir fonksiyonu olarak hesaplanmıştır. Rayleigh sayısı 105 ile 5×107 arasında değiştirilirken, kutu uzunluğunun %50 ve %75’ine varan iki plaka uzunluğu alternatifi göz önüne alınmıştır. Plaka kalınlığı kutu yüksekliğinin %1’i olarak sabit tutulmuştur. Plaka uzunluğu, plaka konumu ve incelik oranının (A=1 ve 2) ısı transfer karakteristikleri ve akışkan akışına etkileri incelenmiştir. Artan Rayleigh sayısı ile ısı geçiş oranı artmaktadır ve artan plaka uzunluğu ile ısı geçiş oranı (Nusselt sayısı) yaklaşık %25 azalmaktadır. Bu sayısal parametrik çalışmanın bir sonucu olarak, pratik soğutma problemlerinde kullanmak üzere, bir Nusselt sayısı bağıntısı elde edilmiştir.