مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل عددی انتقال حرارت از یک استوانه داغ با قطرهای مختلف به یک محفظه بسته مربعی سرد

نویسندگان
دانشگاه بیرجند
چکیده
در مقاله حاضر با اجرای یک شبیه‌سازی دو بعدی، انتقال حرارت از یک استوانه داغ به یک محفظه بسته مربعی سرد به طور پارامتری مطالعه و اثر تغییر قطر استوانه بر نرخ این انتقال حرارت بررسی شده است.معادلات دوبعدی حاکم با استفاده از روش حجم محدود و حلگر TDMA به صورت ADI برای قطرهای مختلف استوانه درون یک محفظه بسته مربعی با طول مشخصه ثابت در دو عدد رایلی 104 و 105 حل گردیده است. نتایج به دست آمده ازاین حل نشان داد که الگوهای خطوط جریان، دما و مقادیر عدد ناسلت به عدد رایلی و نیز نسبت قطر استوانه به طول مشخصه محفظه R/H)2( وابسته هستند. در این حالت مراکز گردابه‌های ایجاد شده در اطراف استوانه درنیمه پایین محفظه در نسبت 4/0R/H=2 برای رایلی 104و در نسبت 5/0R/H=2 برای رایلی 105 ظاهر شده‌اند.همچنین مشاهده شد با افزایش عدد رایلی و نسبت R/H2، نرخ انتقال حرارت از محفظه نیز افزایش می‌یابد.به عنوان مثال، در نسبت 5/0R/H=2 با افزایش عدد رایلی از 104 به 105 ناسلت متوسط حدود 30 درصد میزان اولیه و در رایلی 105 با تغییر نسبت R/H2 از 2/0 به 5/0 ناسلت متوسط حدود 35 درصد میزان اولیه افزایش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Analysis of Heat Transfer from a Hot Cylinder with Different Diameters to a Cold Square Enclosure

نویسندگان English

hojat khozeymehnezhad
seyed Ali Mirbozorgi
Birjand university
چکیده English

In the present paper,by performing a two-dimensional simulation,the heat transfer from a hot cylinder to a cold square enclosure has been studied parametrically and the consequent effect of changing in cylinder diameter has been investigated. The 2-D governing equations have been solved using the finite volume method and TDMA in an ADI procedure for different diameters of cylinder inside a square enclosure with a constant characteristic length for two different Rayleigh numbers of 104 and 105.Results showed that the patterns of streamlines, isotherms and the Nusselt number values depend strongly on the Rayleigh number and also ratio of cylinder diameter to characteristic length of enclosure (2R/H). In this case, the centers of vortices created around the cylinder appear in bottom half of enclosure in 2R/H=0.4 for Ra=104 and in 2R/H= 0.5 for Ra=105. Moreover, it is observed that increasing the Rayleigh number and 2R/H ratio, the heat transfer rate from the enclosure is also increased.For example,in 2R/H=0.5, by increasing the Rayleigh number from 104 to 105, the average Nusselt enhances about 30 percent of its initial value and in Ra=105, by changing the 2R/H ratio from 0.2 to 0.5, the average Nusselt climbs almost 35 percent of its initial value.

کلیدواژه‌ها English

Natural Convection Heat Transfer
Square Enclosure
Cylinder
Finite volume method
Vortex