Sinusoidal Duvarlı Kapalı Dikdörtgen Kutularda Hava Akışı ve Doğal Taşınım ile Isı Geçişi

Year 2013, Volume: 33 Issue: 1, 21 - 31, 01.03.2013

Mesut Tekkalmaz

Abstract

İki boyutlu sinusoidal duvarlı dikdörtgensel kapalı kutuda akış ve laminer doğal taşınım ile ısı geçişinin sayısal araştırması incelenmiştir. Kapalı kutunun, sinusoidal olarak değişen üst duvarı soğuk, alt duvarı ise sıcaktır. Düz duvarlar ise yalıtılmıştır. Sayısal çalışma, FLUENT olarak bilinen, ticari CFD yazılım ile yapılmıştır. Boussinesq yaklaşımıyla beraber, sürekli rejimde süreklilik, taşınım ve enerji denklemleri, SIMPLE algoritması ile çözülmüştür. Bütün denklemlerde yakınsama kriteri 105 olarak alınmıştır. Sayısal çalışmada havanın Prandtl sayısı için 0.7 değeri kullanılırken, Rayleigh sayısı 5×104’den 10değiştirilmiştir. Ortamın geometri oranı L/H=1, 2, 4 ve 8 olarak seçilmiştir. Sinusoidal duvarın genlik oranı a/H=0.1 olarak sabit tutulurken, sinusoidal fonksiyonun periyodu, , 1.5, 2.5 ve 4.5 olarak alınmıştır. Değişik Rayleigh sayısı için sıcaklık ve akış durumları analiz edilmiştir. Geometri oranı L/H, sinusoidal duvarın ondilin sayısına göre, alt duvardan elde edilen ortalama Nusselt sayıları her bir durum için hesaplanmış ve analiz edilmiştir

Keywords

Doğal taşınım, Laminer akış, Sinusoidal kapalı kutu, Isı geçişi

Natural Convection Heat Transfer and Air Flow in Rectangular Enclosures with a Wavy Wall

Abstract

A numerical investigation of laminar natural convection heat transfer and flow in two-dimensional wavy rectangular enclosures is presented. The enclosure is heated from the flat bottom wall and cooled from the wavy (undulated) top wall which is expressed by sinusoidal functions. The lateral walls are adiabatic. The numerical simulations were carried out by the commercially available CFD software—namely the FLUENT. The steady-state continuity, Navier-Stokes and energy equations which are subjected to the Boussinesq approximation are solved using the SIMPLE algorithm. The convergence criteria for all equations are set to 10. The Rayleigh numbers which are considered in the numerical simulations ranged from 5×104 to 107 while the value 0.7 was used for the Prandtl number of air. The enclosures with aspect ratios of L/H=1, 2, 4 and 8 were studied. The period, , for the sinusoidal functions imposed on the wavy wall was 1.5, 2.5 and 4.5 while the wave-amplitude was kept constant at a/H=0.1. The temperature field and the flow structure were analyzed for varying Rayleigh numbers. The aspect ratio, L/H, the number of undulations of the wavy wall, and the mean Nusselt numbers obtained from the bottom wall are computed and analyzed for each case

Keywords

Natural convection, Laminar flow, Wavy enclosure, Heat transfer