HEAT TRANSFER IN A SQUARE ENCLOSURE WITH INCLINED ELLIPTICAL CYLINDER

MERKEZİNDE EĞİMLİ ELİPTİK SİLİNDİR BULUNAN KAPALI KUTULARDA ISI GEÇİŞİ

Abstract

In this study, two-dimensional numerical analysis of natural convection heat transfer from a heated elliptical cylinder placed concentrically inside a square enclosure is investigated at 104≤Ra≤107. The walls of the square enclosure are cold and the elliptical cylinder is the only source of heat input into the enclosure. Three different inclination angles (θ = 0°, 45°, 90°) for the elliptical cylinder, and four different aspect ratios (b/a = 0.25, 0.5, 0.75, 1.0) of the elliptical cylinder are considered. It is assumed that the thermophysical properties of the air in the enclosure are constant but the density varies with temperature under the Boussinesq approach and the movement of the air occurs due to the density difference. The numerical results for the mean Nusselt number as well as isotherms and streamlines are comparatively depicted. According to the results, for 45° inclined cylinders the changing of b/a had no effect on the mean Nusselt number, but increasing the cylinder flatness (keeping the cylinder in the vertical position) increased the heat transfer.

Özet

Bu çalışmada, kare kapalı kutu içindeki ısıtılmış eğimli eliptik silindirin doğal taşınımlaısı geçişi iki boyutlu olarak analiz edilmiştir. Çalışmada kare kapalı kutunun yüzeylerisoğuk, eliptik silindir ise ortamın tek ısı kaynağıdır. Analiz yapılırken eliptik silindir içinüç farklı eğim açısı (θ=0°, 45°, 90°), eliptik silindirin dört farklı en/boy oranı (b/a=0.25,0.5, 0.75, 1.0) ve dört farklı Rayleigh sayısı (Ra=104, 105, 106, 107) göz önündebulundurulmuştur. Sistemde bulunan havanın termofiziksel özelliklerinin sabit olduğuancak yoğunluğun Boussinesq yaklaşımı altında sıcaklıkla değiştiği ve akışkanınhareketinin yoğunluk farkından dolayı gerçekleştiği varsayılmıştır. Çözümlerden eldeedilen veriler doğrultusunda eliptik silindir üzerinden hesaplanmış ortalama Nusseltsayısı grafiklerde verilmiştir. Ayrıca eş sıcaklık eğrileri ve akım çizgileri de sunulmuştur.Elde edilen sonuçlara göre 45° eğimli eliptik silindirin b/a değişiminin ortalama Nusseltsayısı üzerine etkisi yokken, silindir basıklığını artırıp silindiri dikey konumda tutmak ısıgeçişini artmıştır.