Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1396
10
1
gregorian
2018
1
1
17
11
online
1
fulltext
fa
مطالعه عددی جابجایی آزاد سیال غیر نیوتنی مدل پاورلا در یک محفظه مربعی با چشمه حرارتی مرکزی
Numerical study of non-Newtonian fluid convection by power law model in a square enclosure with central heating source
در این مقاله انتقال حرارت جابجایی طبیعی در یک محفظه مربعی پر شده با سیال غیرنیوتنی مدل پاورلا برای حالت دائم و آرام با چشمه حرارتیمرکزی به صورت عددی بررسی شده است. دیوارهی بالایی محفظه عایق است. دیوارهای قائم نیز در دمای ثابت TC قرار دارند. دیواره پایینی محفظه در چهار قسمت مساوی دارای دماهای TH و TC هستند. معادلات حاکم برای سیال غیرنیوتنی مدل پاورلا به روش تفاضل محدود بر مبنای حجم کنترل جبری شده و با استفاده از الگوریتم سیمپل به صورت همزمان حل شدهاند. نتایج نشان میدهد که در اعداد رایلی کوچک عدد ناسلت تحت تاثیر تغییرات شاخص پاورلا قرار نمیگیرد اما در رایلیRa=106 تغییرات عملکرد حرارتی با تغییر شاخص پاورلا چشمگیرتر است. در تمام شاخصها، با کوچکتر شدن عدد رایلی مرکز چرخش خطوط جریان نسبت به خط موازی محور y در مرکز محفظه، تقارن بیشتری دارد. همچنین با قدرت گرفتن جابجایی طبیعی در محفظه، ناسلت متوسط برای سیال غیرنیوتنی با افزایش شاخص پاورلا افزایش یافته و بهبود عملکرد حرارتی با افزایش رایلی در سیال غلیظ پاورلا (n˃1) چشمگیرتر است. نتایج همچنین نشان میدهد که عدد رایلی برای شروع جابجایی طبیعی در محفظه با افزایش شاخص پاورلا کاهش مییابد.
In this paper, natural convection heat transfer is numerically investigated in a square enclosure filled with power law non-Newtonian fluid model and central heat source for steady and quiet state. The top wall of the enclosure is thermally insulated and the vertical walls are at constant temperature of TC. The down wall of the enclosure also has four equal parts at constant temperature of TC and TH. The governing equations for the power-law fluid flow are solved with the numerical finite difference method based on the control volume formulation and SIMPLE algorithm. The results show that for small Rayleigh numbers the Nusselt number will not be affected by changes of the power law index but in Ra=106, thermal performance changes are more significant with the change in power law index. With a smaller the Rayleigh number in all indexs, the center of flow lines rotation, regarding to the axis parallel to axis Y, in the middle of the enclosure, will be more symmetrical. Also with stronger natural convection in the square enclosure, the average of Nusselt number for non-Newtonian fluid increase with increased power law index and improved thermal performance by increasing the Rayleigh number is impressive for the density power law fluid (n˃1). Results also show that the Rayleigh number for the start of natural convection in the square enclosure is reduced by increasing the power law index.
جابجایی آزاد,سیال غیرنیوتنی,شبیهسازی عددی
Natural Convection,non-Newtonian fluid,Numerical Simulationn
343
352
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-13950-3&slc_lang=fa&sid=15
Akram
Jahanbakhshi
اکزم
جهانبخشی
100319475328460065234
100319475328460065234
No
کارشناسی ارشد
Afshin
Ahmadi Nadooshan
افشین
احمدی ندوشن
100319475328460070120
100319475328460070120
Yes
Department of Mechanical Engineering, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
دانشیار گروه مکانیک دانشگاه شهرکرد