تاثیر چین خوردگی متفاوت بر میزان آهنگ انتقال گرمای جابجایی طبیعی درون یک حفرۀ مربعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران

چکیده

جابجایی طبیعی دوبعدی جریان لایه‌ای تراکم ناپذیر در داخل یک حفرۀ مربعی با وجود چین خوردگی های متفاوت در دیوارۀ پایینی، با روش المان محدود در نرم افزار comsol بررسی شده است. دیواره های بالا و پایین عایق بوده، دیواره چپ در دمای ثابت   و دیواره راست در دمای ثابت  (  ) نگه داشته شده است. در این تحقیق حفره هایی با چین خوردگی های متفاوت با شکل های مستطیلی، ذوزنقه ای، مثلثی و سینوسی برای دامنه های مختلف بلوکها، دامنۀ تناوب و اعداد رایلی مختلف بررسی شده است. هوا به عنوان سیال عامل در نظر گرفته شده است. رفتار هیدرودینامیکی و گرمایی سیال در قالب خطوط جریان، خطوط هم دما و عدد ناسلت متوسط بررسی شده است. نتایج به دست آمده بر پایۀ این شبیه سازی نشان دهندۀ این مطلب است که با افزایش عدد رایلی میزان عدد ناسلت افزایش می یابد. مقدار بهینه ای برای افزایش آهنگ انتقال گرما با افزایش دامنه بلوک ها و دامنۀ تناوب آنها وجود دارد. همچنین بیشترین آهنگ انتقال گرما در حفره دارای چین خوردگی سینوسی رخ می دهد.

کلیدواژه‌ها

مراجع

[1]  de Vahl Davis, G., Natural convection of air in a square cavity: a bench mark numerical solution, International Journal of Numerical Methods of Fluids, 3, pp.249–264. 1983.
[2]  Gebhart B., Jaluria Y., Mahajan R. L., Sammakia B., Buoyancy induced flows and transport. Hemisphere, 1988.
[3]  Ostrach S., Natural Convection in Enclosures, ASME J Heat Trans, 110, pp. 1175–1190. 1988.
[4]  Bhavnani S., Bergles A., Natural convection heat transfer from sinusoidal wavy surfaces, Wrme-und Stoffübertragung, 26, pp. 341–349, 1991.
[5]  Ruhul Amin M., Natural convection heat transfer in enclosures fitted with a periodic array of hot roughness elements at the bottom, International Jouranl of Heat and Mass Transfer, 36, pp. 755–763, 1993.
[6]  Bejan A., Convection Heat Transfer. Second ed, Wiley & Sons, 1995.
[7]  Kayhani M.M., Mohebbi R.,  Numerical Investigation of Fluid Flow and Heat Transfer on the Porous Media Between Two Parallel Plates Using the Lattice Boltzmann Method, Aerospace Mechanics Journal 9 (1), pp. 63-76, 2013.
[8]  Nazari M., Kayhani M.H., Mohebbi R., Heat transfer enhancement in a channel partially filled with a porous block: lattice Boltzmann method, International Journal of Modern Physics C 24 (09), 1350060, 2013.
[9]  Nazari M., Kayhani M.H., Mohebbi R., Numerical Investigation of Heat Transfer of Non-Newtonian Fluid in a Porous Medium, Journal of Solid and Fluid Mechanics 3 (1), pp. 105-119, 2013.
[10]             Mohebbi R.,Nazari M., Kayhani MH., Power-law fluid flow and heat transfer in a channel with a built-in porous square cylinder: Lattice Boltzmann simulation, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 204, pp. 38-49, 2014.
[11]             Mohebbi R., Nazari M., Kayhani M.H.,  Comparative study of forced convection of a power-law fluid in a channel with a built-in square cylinder, Journal of Applied Mechanics and Technical Physics 57 (1), 2016.
[12]             Heidari H., Mohebbi R., Safarzade A.,  Parameter estimation in fractional convection-diffusion equation, PONTE International Scientific Research Journal 72 (2), 2016.
[13]             Rathish Kumar B. and Shalini., Free convection in a non-Darcian wavy porous Enclosure, Int J Eng Sci, Vol. 41, pp. 1827-1848, 2003.
[14]             Huang PC and Yang CF and Hwang J.J. and Chiu M.T., Enhancement of forced-convection cooling of multiple heated blocks in a channel using porous covers, Int J Heat Mass Transfer, Vol. 48, pp. 647-664, 2005.
[15]             Varol Y. and Oztop H. and Varol A., Natural convection in porous triangular enclosures with a solid adiabatic fin attached to the horizontal wall, Int Commun Heat Mass Transfer, Vol. 34, pp. 19-27, 2007.
[16]             Aounallah M. and Addad Y., Benhamadouche S., Imine O., Adjlout L. and Laurence D., Numerical investigation of turbulent natural convection in an inclined square cavity with a hot wavy wall, Int J Heat Mass Transfer, Vol. 50, pp. 1683-1693, 2007.
[17]             Khanafer K. Al-Azmi B., Marafie, A. and Pop, I., Non-Darcian effects on natural convection heat transfer in a wavy porous enclosure, Int J Heat Mass Transfer, Vol. 52, pp. 1887-1896, 2009.
[18]             Heidary H. and Kermani M., Effect of nano-particles on forced convection in sinusoidal-wall channel, Int Commun Heat Mass Transfer, Vol. 37, pp. 1520-1527, 2010.
[19]              Hasan M. N.,  Sahab S. C.,  Gu Y.T., Unsteady natural convection within a differentially heated enclosure of sinusoidal corrugated side walls, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol 55, pp. 5696–5708, 2012.
[20]           Rahmana M.M., Mojumderc S.,  Sahac S., Mekhilefa S.,  Saidur R., Augmentation of natural convection heat transfer in triangular shape solar collector by utilizing water based nanofluids having a corrugated bottom wall, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol 50, pp. 117–127, 2014.
[21]            Navaeia A.S.,  Mohammedb H.A., Munisamya K.M., Yarmandc H.,  Gharehkhani S., Heat transfer enhancement of turbulent nanofluid flow over various types of internally corrugated channels, Powder Technology, Vol. 286, pp. 332–341, 2015.
[22]            Hussain S. H., Analysis of heatlines and entropy generation during double-diffusive MHD natural convection within a tilted sinusoidal corrugated porous enclosure, Engineering Science and Technology, an International Journal, Vol. 19, pp. 926–945, 2016.
[23] Milani Shirvana K., Ellahib R., Mamouriana M., Moghiman M., Effects of wavy surface characteristics on natural convection heat transfer in a cosine corrugated square cavity filled with nanofluid, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 107, . pp1110-1118, 2017.
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
دوره 48، شماره 4
بهمن 1397
صفحه 271-279

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار