Three-Dimensional Numerical Analysis of Forced Convection Flow And Heat Transfer in a Curved Square Duct

Year 2011, Volume: 31 Issue: 2 - Volume: 31 Issue: 2, 13 - 24, 01.06.2011

Nevzat Onur Oğuz Turgut Kamil Arslan

Abstract

A three-dimensional numerical study of a constant property Newtonian fluid in 90o strongly curved duct having a constant square cross section under steady and laminar flow conditions is presented for a uniform wall temperature boundary condition. Numerical solutions were obtained using commercial software Ansys Fluent 6.3.26 for the range of 165De1450 (250Re2200). The working fluid was air (Pr0.7). The average Nusselt numbers and average Darcy friction factors are obtained, which can be used in estimation of flow and heat transfer performance in curved duct. In addition, local Nusselt numbers, local Darcy friction factors, velocity magnitude and temperature profiles, and secondary velocities are analyzed. Results are compared with the literature for validation of the numerical approach. It is seen that present results are in good agreement with the literature results

Keywords

Laminar flow, Curved square duct, Forced convection, Heat transfer, Ansys Fluent

Bir Eğrisel Kare Kanal İçerisindeki Zorlanmış Konveksiyon Akış ve Isı Transferinin Üç Boyutlu Sayısal Analizi

Abstract

Kararlı ve laminer akış şartlarında sabit kare kesit alanına sahip 90o’lik fazlasıyla eğrisel kanal içerisindeki sabit özellikli Newtonsel akışkanın üç boyutlu sayısal analizi üniform duvar sıcaklığı sınır şartı için sunulmuştur. Sayısal sonuçlar 165De1450 (250Re2200) değerleri için elde edilmiştir. Akışkan olarak hava (Pr0.7) kullanılmıştır. Eğrisel kanal içerisindeki akış ve ısı transferi performansının tahmininde kullanılabilen ortalama Nusselt sayıları ve ortalama Darcy sürtünme faktörleri elde edilmiştir. Buna ilaveten yerel Nusselt sayıları, yerel Darcy sürtünme faktörleri, hız büyüklük ve sıcaklık profilleri, ve ikincil hızlar analiz edilmiştir. Sonuçlar sayısal yaklaşımın geçerliliği için literatür ile kıyaslanmıştır. Mevcut sonuçların literatür sonuçlar ile uyum içerisinde olduğu görülmüştür

Keywords

Laminer akış, Eğrisel kare kanal, Zorlanmış taşınım, Isı transferi, Ansys Fluent