DUVAR YAKININDA ART ARADA YERLEŞTİRİLMİŞ KARE KESİTLİ SİLİNDİRLER ETRAFINDA AKIŞ VE ZORLANMIŞ TAŞINIM İLE ISI GEÇİŞİ

Bu çalışmada bir duvar yakınında arka arkaya yerleştirilmiş ısıtılmış kare kesitli silindirler etrafındaki akışın karakteristiklerini ve ısı geçişi incelenmiştir. Hesaplamalar zamana bağlı 2-boyutlu Navier Stokes ve enerji denklemlerinin çözümü ile gerçekleştirilmiştir. Denklemlerin viskoz ve taşınım terimleri için Cranck-Nicholson şeması ile birlikte kısmi adımlar metodu kullanılmıştır. Girişte duvara paralel hız bileşeni için tam gelişmiş laminar sınır tabaka kullanılmış, akışa dik yönünde hız bileşeni sıfır olarak alınmıştır. Simulasyonlar 0.71 Prandtl (Pr) sayısı ve akışın iki boyutlu olduğu Reynolds (Re) sayısının 150 değeri için gerçekleştirilmiştir. Akış karakteristikleri ve ısı geçişi yalnızca silindirler arasındaki uzaklık (L/D) ye değil aynı zamanda silindirlerin merkezi ile duvar arasındaki uzaklığa da (G/D) bağlıdır. Akış ve ısı geçişi arasındaki bağlantıyı ortaya çıkarmak için değişik L/D ve G/D oranları için çevrinti ve eş sıcaklık eğrileri elde edilmiş ve tartışılmıştır. Silindirler duvardan oluşan sınır tabakanın içerisinde kaldığında, silindirlerin üst ve alt yüzeyindeki hızlar arasındaki büyük fark akış ve ısı geçiş parametrelerinde önemli değişimlere neden olmuştur.

FLOW AND FORCED HEAT TRANSFER FROM TANDEM SQUARE CYLINDERS NEAR A WALL

In this study, the flow and heat transfer characteristics of two heated square cylinders in a tandem arrangement near a wall is investigated. The numerical computations are carried out by solving the unsteady two dimensional Navier-Stokes and energy equations. A fractional step method with Crank-Nicholson schema was employed to the convective and the viscous terms of the equations. At the inlet, fully developed laminar boundary layer is employed for longitudinal velocity over the plane wall while transverse velocity set to zero. The simulations are performed for Prandtl number (Pr) of 0.71 and Reynolds number (Re) of 150 where the flow is considered two dimensional. The flow field characteristics and heat transfer depend not only on the ratio of the space between the cylinders (L/D) but also on the distance between the cylinder center and the wall (G/D). The vorticity and isotherm curves are generated and discussed for various L/D and G/D ratios to clarify the connection with flow and heat transfer characteristics. When the cylinders are within the boundary layer formed on the plane wall, the large difference between the velocities at the upper and lower side of the cylinders leads to noticeable variation at the flow and heat transfer characteristics.

___

  • Armfield, S. W and Street, 2000, Fractional step methods for the Navier-Stokes equations on non-staggered grids, ANZIAM journal, Vol. 42, pp. C134-C156.
  • Bhattacharyya, S. and Maiti, D. K., 2004, Shear flow past a square cylinder near a wall, International Journal of Engineering Science, 42, 2119-2134.
  • Chatterjee, D. and Amiroudine, S., 2010, Two-dimensional mixed convection heat transfer from confined tandem square cylinders in cross-flow at low Reynolds numbers, International Communications in Heat and Mass Transfer, 37, 7-16.
  • Chatterjee, D., Biswas, G. and Amiroudine, S., 2009, Numerical investigation of forced convection heat transfer in unsteady flow past a row of square cylinders, International Journal of Heat and Fluid Flow, 30, 1114-1128.
  • Chatterjee, D., and Mondal, B., 2012, Forced convection heat transfer from tandem square cylinders for various spacing ratios, Numerical Heat Transfer,Part A: Applications, 61, 381-400.
  • Franke, R., Rodi, W. and Schönung B., 1990, Numerical calculation of laminar vortex shedding flow past cylinders, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 35, 237-257.
  • Harichandan, A. B., and Roy, A., 2012, Numerical investigation of flow past single and tandem cylindrical bodies in the vicinity of a plane wall, Journal of Fluids and Structures, 33, 19-43.
  • Lei, C., Cheng, L., Armfield, S.W.K., Kavanagh, K., 2000. Vortex shedding suppression for flow over a circular cylinder near a plane boundary. Ocean Engineering Vol. 27, pp. 1109–1127.
  • Luo, S. C., Chew, Y. T. and Ng, T. T., 2003, Hysteresis phenomenon in the galloping oscillation of a square cylinder, Journal of Fluids and Structures, 18, 103-118.
  • Mahir, N., 2009, Three-dimensional flow around a square cylinder near a wall, Ocean Engineering, 36, 357-367.
  • Mahir, N. and Altaç, Z., 2008, Numerical investigation of convective heat transfer in unsteady flow past two cylinders in tandem arrangements, International Journal of Heat and Fluid Flow, 29, 1309-1318.
  • Malavasi, S. and Trabucchi, N., 2008, Numerical investigation of the flow around a rectangular cylinder near a solid wall, BBAV. VI International Colloquium on: Bluff Bodies Aerodynamics & Applications Milano, Italy, July, 20-24 2008.
  • Raiola, M., Ianiro, A. and Discetti, S., 2016, Wake of tandem cylinder near a wall, Experimental Thermal and Fluid Science, 8, 354-369.
  • Robichaux, J., Balachandar, S. and Vanka, S. P., 1999, Three-dimensional Floquet instability of the wake of square cylinder, Physics of Fluids, 11, 560–578.
  • Sahu, A. K., Chhabra, R. P. and Eswaran, V., 2009, Effects of Reynolds and Prandtl number on heat transfer from a square cylinder in the unsteady flow regime, International Journal of Heat and Mass Transfer, 52, 839-850.
  • Samani, M. and Bergstrom, D. J., 2015, Effect of a wall on the wake dynamics of an infinite square cylinder, International journal of Heat and Fluid Flow, 55, 158-166.
  • Schlichting, H., Boundary layer theory, 1979, Seventy ed. Mc Graw-Hill Book Company, NewYork.
  • Sharma, A. and Eswaran, V., 2004, Heat and fluid flow across a square cylinder in the two-dimensional laminar flow regime, Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 45, 247–269.
  • Shimizu, Y. and Tanida, Y., 1978, Fluid forces acting on cylinders of rectangular cross section, Transc JSME B 44, 2699–2706.
  • Sohankar, A., Davidson, L. and Norberg, C., 1995, Numerical simulation of unsteady flow around a square two-dimensional cylinder, Twelfth Australasian Fluid Mechanics Conference, The University of Sydney, Australia, 517-520.
  • Sohankar, A. and Etminan, A., 2009, Forced-convection heat transfer from tandem square cylinders in cross flow at low Reynolds numbers, International Journal For Numerical Methods in Fluids, 60, 733-751.
  • Sohankar, A., Norberg, C. and Davidson, L., 1997, Numerical simulation of unsteady low-Reynolds number flow around rectangular cylinders at incidence, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 69, 189-201.
  • Sohankar, A., Norberg, C. and Davidson, L., 1998, Low-Reynolds-number flow around a square cylinder at incidence: study of blockage, onset of vortex shedding and outlet boundary condition, International Journal for Numerical Methods in Fluids, 26, 39–56.
  • Tang, G., Chen, C., Zhao, M. and Lu, L., 2015, Numerical simulation of flow past twin near-wall circular cylinders in tandem arrangement at low Reynolds number, Water Science and Engineering, 8, 315-325.
  • Wang, X. K., Hao, Z., Zhang, J. X. and Tan, S. K., 2014, Flow around two tandem square cylinders near a plane wall, Experiments in Fluids, pp. 55:1818.
  • Wang, X. K. and Tan, S. K., 2008, Near-wake flow characteristics of a circular cylinder close to wall, Journal of Fluids and Structures, 24, 605-627.
  • Yetik, O., 2013, Flow and heat transfer from two square cylinders, MSc Dissertation, Eskisehir Osmangazi University, Eskisehir, Turkey.
Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-3615
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 1977
  • Yayıncı: TÜRK ISI BİLİMİ VE TEKNİĞİ DERNEĞİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

BİR ELEKTRİKLİ KÖRÜKLÜ ŞEHİR İÇİ OTOBÜSÜN YILLIK ISI YÜKÜ KESTİRİMİ

Nicem TANYERİ, Çağlar BAŞLAMIŞLI

BULGUR ÜRETİMİNDE PİŞİRME İŞLEMİNE YÖNELİK ÖZGÜN BİR ISIL ANALİZİ: ENDÜSTRİYEL SÜREÇLER İÇİN TASARIM ÖNERİLERİ, ENERJİ VERİMLİLİĞİ VE ATIKSU AZALTIMI

İbrahim YILMAZ, Mehmet SÖYLEMEZ

BACA GAZI DESTEKLİ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMLERİNİN TERMAL MİMARİLERİ İÇİN PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ

Burak TÜRKAN, Akın ETEMOĞLU

THE EFFECTS OF CO2, H2O, AND N2DILUTIONS ON POLLUTANTS OF SHALE GAS COMBUSTION

Suat ÖZTÜRK

FLOWANDFORCEDHEATTRANSFERFROMTANDEMSQUARECYLINDERSNEARAWALL

Necati MAHİR, Özge YETİK

DUVAR YAKININDA ART ARADA YERLEŞTİRİLMİŞ KARE KESİTLİ SİLİNDİRLER ETRAFINDA AKIŞ VE ZORLANMIŞ TAŞINIM İLE ISI GEÇİŞİ

Özge YETİK, Necati MAHİR

PERFORMANCE EVALUATION FOR THERMAL ARCHITECTURES OF FLUE-GAS ASSISTED ORGANIC RANKINE CYCLE SYSTEMS

Burak TÜRKAN, Akın Burak ETEMOĞLU

DOĞAL VE SENTETİK SOĞUTUCU AKIŞKAN ÇİFTLERİ KULLANILAN BİR KASKAD SOĞUTMA SİSTEMİNİN ULTRA DÜŞÜK SICAKLIK UYGULAMALARI İÇİN TEORİK ANALİZİ

Barış YILMAZ, Ebru MANÇUHAN, Deniz YILMAZ

MEVCUT BİR BİNARY JEOTERMAL SANTRALİN PERFORMANS GELİŞTİRMESİ VE TERMOEKONOMİK OPTİMİZASYONU: BİR VAKA ÇALIŞMASI

Ceyhun YILMAZ

YAŞAM DÖNEMİ MALİYETLEMESİ YAKLAŞIMI İLE MEVCUT BİNALARDA OPTİMUM YALITIM KALINLIĞININ BELİRLENMESİ

Semih ÇAĞLAYAN, Beliz ÖZORHON, Gülbin ÖZCAN, Sadık YİĞİT