NUMERICAL INVESTIGATION OF CONVECTIVE HEAT TRANSFER AND FLUID FLOW IN A CHANNEL WITH TWO SEMI -CIRCULAR SHAPED OBSTACLES

Abstract

In this study, convective heat transfer and fluid flow in a channel with two semi-circular obstacles has been numerically investigated under uniform wall temperature boundary condition. The Reynolds number, in the turbulent flow regime, is chosen 10,000-40,000. The working fluid is taken air with Pr=0.71. The channel height and length are taken 4 and 32 times of the semicircular body diameter, respectively. The location of the bodies is maintained from inlet at 4D and 8D distance.The bodies are set at 2D distance from the channel walls. The Navier- Stokes and energy equations have been solved using Simple algorithm and Standart kformulation for turbulent flow regime. The governing equations are solved using the commercial code Fluent. Rectangular grid is used over the domain. The distribution of Nusselt number and skin friction coefficient on the channel wall are reported depending on Reynolds number. The average Nusselt numbers and skin friction coefficients with and without obstacles are presented comparatively

Keywords

• Heat Transfer
• Enhancement
• Turbulent
• Semi-circular
• Numerical

YARI DAİRESEL İKİ ENGEL YERLEŞTİRİLMİŞ BİR KANAL İÇERİSİNDE KONVEKTİF ISI GEÇİŞİ VE AKIŞIN SAYISAL İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, sabit duvar sıcaklığı altında içerisine iki adet yarı dairesel engel yerleştirilmiş bir kanal içerisinde konvektif ısı geçişi ve akışı sayısal olarak araştırılmıştır. Türbülanslı akış rejiminde Reynols sayısı 10,000- 40,000 aralığında seçilmiştir. Akışkan sudur (Pr=0.71). kanal yüksekliği ve boyu engel çapının (D) sırasıyla 4 ve 32 katıdır. Engeller girişten engel çapının 4D ve 8D mesafeye konulmuştur. Engeller kanal duvarlarından 2D uzaktadır. Navier-Stokes ve enerji denklemleri için Simple algoritması ve türbülans modeli olarak Standart k-  formülasyonu kullanılmıştır. Korunum denklemleri Fluent programıyla çözülmüştür. Geometri üzerinde dikdörtgen ağ yapısı kullanılmıştır. Kanal duvarındaki Nusselt sayısı ve sürtünme katsayısı dağılımları Reynolds sayısına göre verilmiştir. Ortalama Nusselt sayıları ve sürtünme katsayıları, içinde engel olan ve olmayan kanal için karşılaştırılmalı olarak sunulmuştur.

Keywords

• Isı geçişi
• İyileştirme
• Türbülans
• Yarı-dairesel
• Sayısal

References

1. Abbasi H., Turki S. and Ben Nasrallah S., 2002, “Numerical Investigation of Forced Convection in a Horizontal Channel with a Built-in Triangular Prism”, ASME J. Heat Transfer, Vol.124, pp. 571-573,
2. Chattopadhyay H., 2007, “Augmen-tation of Heat Transfer in a Channel Using a Triangular Prism”, International Journal of Thermal Sciences, Vol.46, No.5, pp.501- 505.
3. Ugurlubilek N., 2008. “Numerical investigation of the flow and heat transfer in a channel using a hemi-sphere obstacle”, BMYS’2008, Eskisehir, Turkey.
4. Patankar S.V., “Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Hemisphere”, McGraw- Hill, Washington, DC, 1980.
5. Fluent User’s Guide,Version 4.4. Fluent Inc.. Lebanon. NH., 1996.
6. Launder B. E. and Spalding D. B., “Lectures in Mathematical Models of Turbulence”, Academic Press, London, England, 1972.
7. Incropera, F, Dewitt PD., “Introduction to Heat Transfer”, 3rd ed. John Wiley&Sons., 1996.