Dikdörtgen Kesitli Bir Kanalda Laminer Karışık Konveksiyon Şartlarındaki Akışın Sayısal Olarak İncelenmesi

Bu çalışmada yatay dikdörtgen kesitli, en/yükseklik oranı (EYO) 10 olan bir kanalda laminer karışık konveksiyon şartlarında ısı transferi ile sıcaklık ve hız dağılımlarıSayısal Akışkanlar Dinamiği (SAD) yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Kanal alt yüzeyi üniform ısı akısına maruz, yan yüzeyler yalıtımlı, kanal üst yüzeyi ise dış ortamdaki akışkana maruz bırakılmıştır. Problemi tanımlayan temel korunumdenklemleri sayısal olarak çözülmüş ve elde edilen sonuçlar, daha önce yapılmış deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. SAD analizi ile elde edilen sıcaklıkların kullanılmasıyla, yerel Nusselt sayıları hesaplanmıştır. Yerel Nusselt sayısı sonuçları,deneysel ölçümlerle karşılaştırılmış ve uyum içinde olduğu bulunmuştur. Kanal içindeki akışlarda kaldırma kuvveti etkili ikincil akış ve kararsızlığın başlangıcı ile ilgili sonuçlar ayrıntılı bir şekilde irdelenmiştir. Buna ilave olarak, kanal içindekisıcaklık ve kontur grafikleri ayrıntılı olarak sunulmuştur.

NUMERICAL INVESTIGATION OF FLUID FLOW IN A DUCT WITH RECTANGULAR CROSS SECTION UNDER LAMINAR MIXED CONVECTION CONDITIONS

In this study heat transfer, velocity and temperature distributions in a horizontal ductwith rectangular cross section and an aspect ratio of 10 have been investigated underlaminar mixed convection conditions using amethod of Computational FluidDynamics (CFD). The lower surface of the duct is subjected to a uniform heat flux,sidewalls are insulated, and the upper surface is exposed to the surrounding fluid. making use of temperatures obtained from the CFD analysis, local Nusselt numberswere calculated. Local Nusselt number results were compared with experimentalresults, and it was found that they are in good agreement. Results related to thebuoyancy affected secondary flow and the onset of instability in duct flows wereexamined in detail. In addition, temperature contours as well as velocity vectordistributions inside the duct are also presented in detail. Governing equations were solved numerically and obtained solutions are comparedwith previously made experimental measurements. From an energy balance and by 

Kaynakça

Mori, Y ., ve Uchida Y., “Forced Convection Heat Transfer Between Horizantal

Flat Plates ”, Int. J. Heat Mass Transfer, 9, 803-817, 1966.

Gage, K.S., ve Reid, W.H., “Stabilitiy of Thermally Stratified Plane Poiseuille

Flow”, Journal of Fluid Mechanics, 100, 21-32, 1968.

Incropera, F. P., ve Schutt, J .A., “ Numerical Simulation of Laminer Mixed

Convection in the Entrance Region of Horizontal Rectangular Ducts”,

Numerical Heat Transfer, 8, 707-729, 1985.

Maughan, J.R., ve Incropera, F.P., “Fully Developed Mixed Convection in a

Horizontal Channel Heated Uniformly from Above and Below”, Numerical

Heat, Part A, 417-430, 1990.

Papanicolaou, E., ve Jaluria, Y., “Mixed Convection from Simulated Electronic

Components at Varying Relative Positions in a Cavity”, J. of Heat Transfer,

, 960-970, 1994.

Yan, W.M., “Mixed Convection Heat and Mass Transfer in Inclined Rectangular

Ducts”, Int. J. Heat Mass Transfer, 37, 1857-1866, 1994.

Yan, W.M., “Transport Phenomena of Developing Laminer Mixed Convection

Heat and Mass Transfer in Inclined Rectangular Ducts”, Int. J. Heat Mass

Transfer, 38, 2905-2914, 1995.

Huang, C.C., ve Lin, T.F., “Vortex Flow and Thermal Charecterictics in Mixed

Convection of Air in a Horizontal Rectangular Duct: Effects of the Reynolds and

Grashof Numbers”, Int. J. Heat Mass Transfer, 38, 1661-1674, 1995.

Özsunar, A., “Yatay ve Eğimli Kanallarda Laminer Akışta Karışık

Konveksiyon İle Isı Transferinin Deneysel ve Sayısal Olarak İncelenmesi”,

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 1999.

Spalding, D.B., The PHOENICS Beginner’s Guide, CHAM, TR/100, 1991.

Patankar, S. V., Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Hemisphere, New

York, 1980.

Başkaya, Ş., “The Computational Simulation of the Concentration Field of a

Condensing Water Vapour Jet and Comparison with Experimental Data” Tr. J.

of Engineering and Environmental Science, 22, 245-267, 1998.

A.Özsunar, Ş. Başkaya ve M. Sivrioğlu, “Numerical Analysis of Grashof

Number, Reynolds Number and Inclination Effects on Mixed Convection Heat

Transfer in Rectangular Channels” Int. J. of Comm. Heat & Mass Transfer,

Vol.28, No:7, pp:985-994, 2001 (baskıda).