اثر ابعاد هندسي در انتقال گرماي جابه جايي توام در محفظه هاي تهويه شونده

Effects of Geometrical Dimension on Mixed Convection Heat Transfer in Cavities

در اين مقاله انتقال گرماي جابه جايي توأم آزاد و اجباري در يك محفظه با مقطع مربعي به روش عددي بررسي شده است. محفظه از يك ديوارۀ تحت تابش يكنواخت گرما بود و توسط جريان يكنواخت خارجي تهويه مي شود. اين جريان از طرف ديواره گرم وارد شده و از ديواره مقابل خارج مي شود. به كمك حل معادلات دو بعدي پيوستگي، ممنتوم و انرژي، ميدانهاي سرعت و دما و ميزان انتقال گرما پيش بيني شده است. بررسيها به ازاي عدد رينولدز ثابت، Re=100، و اعداد ريلي در محدودۀ 0≤^Ra≤10^7 در حالت دايم انجام شده اس. نتايج در ابتدا براي محفظه اي با نسبت طول به ارتفاع ثابت، AR=2، براي چهار موقعيت ورود و خروج جريان اجباري ارائه شده است. سپس براي يك وضعيت معين ورودي و خروجي نتايج براي محفظه هايي با نسبت طول به ارتفاع 0/10، 0/25، 1، 4 و 10 مقايسه شده است. نتايج نشان دهندۀ اثر ضعيف جابه جايي آزاد در انتقال گرما درون محفظه هايي است كه مجاري ورود و خروج جريان در پايين محفظه بوده و يا نسبت طول به ارتفاع آنها كمتر از يك باشد. اين بررسي براي هوا با عدد پرانتل 0/71 انجام شده است. نتايج عددي به دست آمده در پاره اي موارد با نتايج ديگران مقايسه شده است.

In this paper, mixed forced and natural convection heat transfer in a rectangular cavity has been numerically studied. the cavity receives a uniform heat flux from one side and is ventilated with a uniform external flow. The external flow enters the cavity from the heated side and leaves the cavity from the opposite side. The velocity and temperature fields and heat transfer rate are determined by solving the two-dimensional continuity, momentum and energy equations. In this research, steady-state flow with constant Reynolds number, Re=100, is considered. Rayleigh number is in the range of 0≤Ra≤107. First, the results are presented for a cavity with constant aspect ratio, AR=2, and four different inlet and exit opening positions. Then cases with a fixed opening position and different aspect ratios including 0.1, 0.25, 1, 4 and 10 are modeled. In the cavities with opening in the bottom or cavities with aspect ratios less than one, the results show weak effects of natural convection on heat transfer. This research has been done for air as a working fluid (Pr=0.71). In some cases, the results are compared with those from previous studies.