اثر نسبت ابعادي يك چهار گوش بر عدد اشتروهال و تاثير آن در تحريك ضريب انتقال گرما از صفحه تخت مجاور آن

Effect of Square Rod Aspect Ratio on Vortex Shedding Downstream the Rod and Heat Transfer Enhancement from the Neighboring Flat Plate

يك مانع با مقطع چهار گوش در مسير جريان آزاد قرار داده مي‌شود و تاثير نسبت ابعادي چهار گوش در شكل‌‌گيري و تعداد گردابه‌هاي رها شده از انتهاي مانع بر حسب تغييرات نسبت ابعادي مورد بحث و بررسي قرار مي‌گيرد. سپس مقطع مستطيلي به سمت يك صفحه تخت كه با جريان اصلي در حال تبادل گرماست حركت داده مي‌شود و ضمن نزديك شدن به لايه مرزي مغشوش روي صفحه اثر نسبت ابعادي و فاصله از صفحه تخت بر ضريب انتقال گرما از صفحه تخت و تاثير لايه مرزي بر شكل‌گيري گردابه‌ها و عدد اشتروهال بررسي مي‌شود. براي شبيه‌سازي جريان مغشوش از مدل اصلاح شده و گسسته‌سازي معادلات جريان از تقريب سه جمله‌اي كوئيك و روش حجم محدود استفاده شده است. عدد رينولدز براي چهارگوش با استفاده از مشخصه طولي چهار گوش (حدود 5000)، معادلات جريان در شكل گذرا و در دستگاه مختصات كارتزين دو بعدي، تراكم‌ناپذير بررسي مي‌شوند. نتايج نشان مي‌دهند كه تغييرات عدد اشتروهال تا زماني كه جسم خارج از لايه مرزي قرار دارد به‌صورت پله‌اي تابعي از تغييرات نسبت ابعادي جسم است. با نزديك شدن مقطع به ديواره، عدد اشتروهال به سمت صفر ميل كرده و خاصيت رهايي تناوبي گردابه به حضور دائمي يك گردابه و فقط با نوسانات ابعادي، تبديل مي‌شود. ملاحظه مي‌شود كه نزديك شدن مقطع به صفحه تخت موجب افزايش ضريب انتقال گرماي متوسط تا 50% و افزايش ضريب انتقال گرماي موضعي تا 200% مي‌شود.

A rectangular rod is placed in a flow field flowing parallel to a flat plate. Effect of chord-thickness ratio of rectangular rod on developing vortex shedding downstream to the rod is studied. Then, for each one of the aspect ratios, the distance of the rod from the neighboring flat plate is reduced until the rod sticks to the flat plate. In each case, the effect of the flat plate boundary layer on Strouhal number and the contrary effect of the boundary layer on vortex shedding from the rectangular rod are studied. Results show that as the rectangular rod enters into the flat plate boundary layer, vortex generation from the closest side of the rod reduces, thereby reducing the Strouhal number as well. Finally, when the rectangular rod sticks to the flat plate, a stationary wake forms downstream the rod and sticks to the flat plate. Meanwhile, the boundary layer over the flat plate is disturbed effectively and heat transfer coefficient from the flat plate is enhanced by an average of 50% and up to 200% in some places, locally.