Ayla DOĞAN, Şenol BAŞKAYA, Serhat BAYSAL

Kısmi açık ve eğimli hacimlerde doğal konveksiyonun sayısal incelenmesi

Bu çalışmada, sürekli şartlarda ısıtılan bir hacimde meydana gelen laminer doğal konveksiyonla ısı transferi, üstten açık konumda, farklı ısı akılarında (q″), farklı açıklık oranlarında (AO), farklı eğim açılarında (EA) ve farklı geometrik oranlarda (GO) ele alınarak, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Isıtılan hacmin bir kenarına sabit ısı akısı uygulanmış, diğer bütün kenarları yalıtılmıştır. Problem iki boyutlu olarak ele alınmış, kütle, momentum ve enerjinin korunumunu temsil eden denklemler, uygun sınır şartları kullanılarak sayısal olarak çözülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre açıklık oranının artması ve bununla birlikte eğim açısının azalması ile ortalama Nusselt sayısının arttığı $(Nu_{Hort.})$, ortalama yüzey sıcaklığının azaldığı görülmüştür.

Numerical investigation of natural convection in partially open and tilted cavities

In this study, the investigation of the steady state laminar natural convection heat transfer inside a cavity under different heat fluxes (q″), different opening ratios (OR), different tilt angles (TA), and different cavity aspect ratios (AR), for top opening position, was performed using Computational Fluid Dynamics (CFD). One side of the cavity is subjected to a uniform heat flux and all other sides of the cavity are assumed to be perfectly insulated. The equations of conservation of mass, momentum and energy were solved using adequate boundary conditions. According to the results obtained, average Nusselt number $(Nu_{Hort.})$ increases and the average wall temperature decreases, with increase in opening ratio and decrease in tilt angle.

PDF

___

1. V. A. F. Costa., “Laminar natural convection in differentially heated rectangular enclosures with vertical diffusive walls”, Int. J. of Heat and Mass Transfer, Cilt 45, 4217-4225, 2002.
2. O. Aydın., A. Ünal., T. Ayhan., “Natural convection in rectangular enclosures heated from one side and cooled from the ceiling”, Int. J. of Heat and Mass Transfer, Cilt 42, 2345-2355, 1999.
3. O. Polat., E. Bilgen., “ Laminar natural convection in inclined open shallow cavities”, Int. J. Therm. Sci. Cilt 41, 360-368, 2002.
4. J. Salat., S. Xin., P. Joubert., A. Sergent., F. Penot., P. Le Quere., “Experimental and numerical investigation of turbulent natural convection in a large air-filled cavity”, Int. J. of Heat and Fluid Flow, Cilt 25, 824-832, 2004.
5. S. Arcidiacono., I. Di Piazza., M. Ciofalo., “Low- Prandtl number natural convection in volumetrically heated rectangular enclosures II. Square cavity, AR=1”, Int. J. of Heat and Mass Transfer, Cilt 44, 537-550, 2001.
6. T. S. Chang., Y. L. Tsay., “Natural convection heat transfer in an enclosure with a heated backward step”, Int. J. of Heat and Mass Transfer, Cilt 44, 3963-3971, 2001.
7. N. Nithyadevi., P. Kandaswamy., J. Lee., “Natural convection in a rectangular cavity with partially active side walls”, Int. J. of Heat and Mass Transfer, Cilt 50, 4688-4697, 2007.
8. M. M. Elsayed.,W. Chakroun., “Effect of aperture geometry on heat transfer in tilted partially open cavities”, Journal of Heat Transfer Cilt 121, 819-827, 1999.
9. E. Bilgen., H.Oztop., “Natural convection heat transfer in partially open inclined square cavities”, Int. J. of Heat and Mass Transfer, Cilt 48, 1470- 1479, 2005.
10. N. Kasayapanand., “Numerical modeling of natural convection in partially open cavities under electric field”, Int. Comm. Heat Mass Transfer, Cilt 34, 630-643, 2007.
11. A. Müftüoğlu., E. Bilgen., “Natural convection in an open cavity with discrete heaters at their optimized positions”, Int. J. Therm. Sci. Cilt 47, 369-377, 2008.
12. H. Rosten., D.B., Spalding.,The PHOENICS Beginners Guide, CHAM 1. Ltd., London, 1987.
13. D.B. Spalding., The PHOENICS Encyclopedia, CHAM Ltd., London, 1994.