Kısmen bölünmüş kapalı kare hacimlerde akışkan akışı ve ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi

Numerical investigation of fluid flow and heat transfer in partially divided square enclosures

Özet

Bu çalışmada, kısmen bölünmüş kapalı kare hacimlerde akışkan akışı ve ısı transferi sayısal olarak incelenmiştir. Kapalı hacmin yan duvarları sabit fakat farklı sıcaklıklarda alınırken karşılıklı duvarları yalıtkan veya mükemmel iletken olduğu kabul edilmiştir. Kararlı rejimdeki laminer akışta, süreklilik, momentum ve enerji denklemleri boyutsuz hale getirilip, belirlenen sınır şartlarında sayısal olarak çözülüp, ortamdaki hız ve sıcaklık dağılımı belirlenmiştir. Kontrol hacmi formülasyonuna dayalı SIMPLE algoritması kullanılarak bilgisayar programı geliştirilmiştir. Yerel Nusselt sayısı, sıcak duvardan olan ısı iletiminin, akışkana taşınım yoluyla olan ısı transferine eşitliğinden yararlanarak hesaplanmıştır. Rayleigh sayısının, bölme sayısının, bölme yüksekliğinin ve bölme iletkenliğinin akışkan akışına ve ısı transferine olan etkileri araştırılmıştır. Rayleigh sayısı arttıkça, ortalama Nusselt sayısı düşmektedir. Yüksek Rayleigh sayılarında, bölme sayısının artmasıyla, ortalama Nusselt sayısı düşmektedir. Ayrıca, bölme yüksekliğinin ve bölme iletkenliğinin artmasıyla da ortalama Nusselt sayısı düşmektedir.

Abstract

In this study, fluid flow and heat transfer in partially divided square enclosures are numerically investigated. The vertical walls of enclosures are maintained at uniform but different temperatures. The horizontal walls are assumed to be adiabatic or perfectly conducting. The velocity and temperature distribution in the cavity are determined by solving continuity, momentum and energy equations for steady, laminar flow with appropriate boundary conditions. By using the SIMPLE algoritm , a computer program based on the control volume approach is developed. By using the fact that, heat transfer from hot side wall by conduction must be equal to the heat transfer to the fluid by convection, the local Nusselt number is calculated. The effects of Rayleigh number, number of partitions, height of partitions and conductivity of partitions on fluid flow and heat transfer are investigated. It is found that, by increase of Rayleigh number causes increase in the mean Nusselt number. At high Rayleigh numbers, the mean Nusselt number decreases with increasing number of partitions. Furthermore, the mean Nusselt number decreases with increasing partition height and partition conductivity.