İçinde ısıtıcı bloklar bulunan bir kanalda gözenekli malzeme kullanımının akışa ve ısı transferine etkilerinin sayısal analizi
Bu çalışmada duvarları üzerine ısıtıcı elemanlar yerleştirilmiş, alt ve üst yüzeyi yalıtılmış dikdörtgen kesitli kanalda, ısıtıcı elemanlar arasına yerleştirilen gözenekli katman yüksekliğinin, Darcy sayısının ve Reynolds sayısının akışkan akışı ve ısı transferi üzerine etkileri sayısal olarak incelenmiştir. İncelemelerde üç bloklu ve altı bloklu kanallar ele alınmıştır. Blokların arasına gözenekli malzeme bulunmaktadır. Kanal içerisindeki akışkan akışı Navier-Stokes denklemleriyle; gözenekli ortamdaki akışkan akışı Darcy-Forchheimer-Brinkman modeli ile modellenmiştir. Kontrol hacmi esasına dayalı SIMPLE algoritması kullanan bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Simulasyon sonuçlarından gözenekli katman yüksekliğinin artması ile ortalama Nusselt sayısının arttığı ve boyutsuz maksimum sıcaklığın azaldığı görülmüştür. Darcy sayısınm artması ile, yüksek Reynolds sayılarında, ortalama Nusselt sayısının arttığı ve boyutsuz maksimum sıcaklığın sınırlı miktarda azaldığı görülmüştür. Reynolds sayısının artması ile ortalama Nusselt sayısının arttığı ve boyutsuz maksimum sıcaklığın azaldığı görülmüştür.
Numerical investigation of fluid flow and heat transfer in a channel with discrete heat sources and porous layer
Laminar forced convection cooling of heat generating blocks mounted in a parallel plate channel is presented in this numerical investigation. Three and six heat generating blocks are mounted in the channel. The effect on heat transfer of insertion of a porous matrix is considered. The Navier-Stokes equations are used to solve fluid flow in the channel. The Brinkman Forchheimer extended Darcy model is used to model the flow inside the porous domain. A computer program based on SIMPLE algorithm is modified. The mass, momentum and energy equations are solved numerically by a control volume based procedure, temperature and velocity distributions are determined. The study demonstrates the effect of several operating parameters such as porous layer thickness, thermal conductivity ratio, Darcy number and inertial coefficient on the thermal performance of the flow. The results show that heat transfer can be enhanced by insertion of high conductivity porous material and the effect of several operation parameters may enhance heat transfer rate on heat generating blocks.
___
- 1.Davalath J., Bayazıtoğlu Y., Forced Convection Cooling Across Rectengular Blocks, Journal of Heat Transfer, 109, 321-328, 1987.
- 2.Kim, S. Y., Koo, J. M., Kuznetsov, A. V., Effect of Anisotropy in Permeability and Effective Thermal Performance of an Aluminium Foam Heat Sink, Numerical Heat Transfer Part A, 40, 21-36, 2001
- 3.Nelson T.A., Sekhon K.S. and Fritz J.E., Direct Heat Pipe Cooling of Semiconductor Devices, Proc of 3rd Int. Heat Pipe Conf, 373-376, 1978.
- 4.Ould-Amer Y., Chikh S., Bouhadef K., Lauriat G., Forced Convection Cooling Enhancement by Use of Porous Materials, International Journal of Heat and Fluid Flow, 19,251-258, 1998.
- 5.Patankar, S.V., Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, McGraw-Hill, New York 1980.
- 6.Poulikakos, D., Kazmierczak, M.,. Forced Convection in Duct Partially Filled with a Porous Material, J. Heat Transfer, 109, 653-662 (1987).
- 7.Timothy J. Y., Vafai K., Convective Cooling of a Heated Obstacle in a Channel, International Journal of Heat and Mass Transfer, 41, 3131-3148, 1998.
- 8.Turkoglu H. ve Yücel N., Mixed Convection in Vertical Channels with a Discrete Heat Source, Heat and Mass Transfer, M, 159-166,1993.
- 9.Vafai K., and Tien, C. L., Boundary and Inertia Effects on Flow and Heat Transfer in Porous Media, Int. J. Heat Mass Transfer, 24, 195-203, 1981.
- ISSN: 1300-3615
- Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
- Başlangıç: 1977
- Yayıncı: TÜRK ISI BİLİMİ VE TEKNİĞİ DERNEĞİ