Kare kesitli yatay bir kanalda laminer karışık konveksiyon akışın incelenmesi

Abstract

In this study, mixed convection through a horizontal channel having a squared cross section is investigated using Computational Fluid Dynamics (CFD) method. Bottom surface of the channel is exposed to a uniform heat flux, side surfaces are insulated and adiabatic, and upper surface is expose to surrounding fluid.Governing equations (mass, momentum and energy) defining the problem are solved numerically. Using the temperatures obtained from CFD results, avarege Nusselt number distribution throught the channel is calculated, and compared with experimental results. Avarege Nusselt number distribution is investigated by using the inverse Greatz number scale. Besides, velocity vectors and temperature contours of the flow are presented at different points on the x-y axis throughout the channel and it is determined that the flow has proporties of a developing flow. It is observed that heat transfer in laminer mixed convection increases evidently compared to that in forced convection. The results obtained with the CFD method are in agreement on the experimental results.

Özet

Bu çalışmada, kare kesitli yatay bir kanalda laminar karışık konveksiyon akışın yapısı Sayısal Akışkanlar Dinamiği (SAD) yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Kanal alt yüzeyi uniform ısı akısına maruz bırakılmış, yan yüzeyler yalıtımlı ve adyabatik ve üst yüzey ise dış ortamdaki akışa maruz bırakılmıştır. Problemi tanımlayan temel korunum denklemleri (kütle, momentum ve enerji) sayısal olarak çözülmüştür. SAD sonuçlarından elde edilen sıcaklıklar kullanılarak, kanal boyunca ortalama Nusselt sayısı dağılımı hesaplanmış ve elde edilen değerler deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Ters Greatz sayısı skalası kullanılarak ortalama Nusselt sayısı dağılımı araştırılmıştır. Ayrıca, kanal boyunca farklı noktalarda, x-y ekseninde (kanal kesitinde) akışın hız vektörleri ve sıcaklık kontur grafiği verilerek, akışın gelişmekte olan akış özelliği taşıdığı belirlenmiştir. Laminer karışık konveksiyon şartlarında, ısı transferinin, zorlanmış konveksiyona göre belirgin bir şekilde arttığı gözlemlenmiştir. SAD yöntemiyle elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve uyum içinde olduğu görülmüştür.