Kaçık Merkezli Halka Kesitli Eğrisel Kare Kanallarda Zorlanmış Taşınımla Isı Transferi

Abstract

Kaçık merkezli halka kesite sahip eğrisel kare kanallarda tam gelişmiş, sürekli, sıkıştırılamaz, sabit fiziksel özeliklere sahip laminer akış sayısal olarak incelenmiştir. İç ve dış duvarlarda birbirinden farklı olmak koşuluyla sabit yüzey sıcaklığı öngörülmüştür. Eğrilik oranının da içinde bulunduğu kartezyen koordinatlarda ifade edilmiş süreklilik, momentum ve enerji denklemleri sonlu fark kontrol hacim yöntemiyle ayrıklaştırılmış ve denklemlerdeki bağımlı değişkenler üç köşegenli bant matris algoritmasını kullanan ADI metoduyla çözülmüştür. Basınç-doğrultman denklemini çözmek için ADI metodu yerine Stone metodu kullanılmıştır. Taşınım ve yayınım terimleri sırasıyla yukarı fark ve merkezi fark yöntemiyle ayrıklaştırılmıştır. Çözümler hava için elde edilmiştir (Pr=0.7). İkincil akış akım çizgileri, hız ve sıcaklık alanları, hız profilleri, sürtünme faktörü ve ortalama ve yerel Nusselt sayıları Dean sayısı ve halka kesit boyut oranına (a/b) bağlı olarak gösterilmiştir. Merkezkaç kuvvetlerden kaynaklanan ikincil akışların hız ve sıcaklık alanlarını önemli ölçüde etkilediği gözlenmiştir. Eğriliğin, halka kesit boyut oranının ve içteki elemanın konumunun ısı transferi ve sürtünme faktörünü etkilediği görülmüştür. Boyut oranının artışıyla, ısı transferinin iç ve dış duvarlarda önemli düzeyde arttığı belirlenmiştir

Keywords

• Laminer akış, Isı transferi, Eğrisel halka kesitli kanal, Kaçık merkezli, Sabit yüzey sıcaklığı

Forced Convection Heat Transfer in Eccentric Curved Annular Square Ducts

Abstract

Hydrodynamically and thermally fully developed, steady, incompressible laminar flow with constant physical properties in eccentric curved annular square duct was investigated numerically. Inner and outer walls were assumed to be isothermal, but at different temperatures. For the Cartesian coordinate system, the continuity, momentum and energy equations included the curvature ratio were discretized by using control volume finite difference method and the dependent variables in the governing equations were solved by ADI method uses the TDMA. The Stone’s method was employed to solve the pressure-correction equation instead of ADI method. The upwind scheme and the central difference scheme were employed to represent the convection and diffusion terms, respectively. Solutions were obtained for air (Pr=0.7). Secondary flow streamlines, velocity and temperature fields, velocity profiles, the friction coefficients and average and local Nusselt numbers were presented depending on Dean number and annulus dimension ratio (a/b). It was observed that secondary flow resulting from centrifugal force highly affects the velocity and temperature fields. It has seen that curvature, annulus dimension ratio and core position affect heat transfer and friction factor. With the increasing annulus dimension ratio, it has been shown that the convective heat transfer is remarkably enhanced at both the inner and the outer walls

Keywords

• Laminar flow, Heat transfer, Curved annular duct, Eccentric, Constant wall temperature