NUMERICAL ANALYSIS OF COMBINED NATURAL CONVECTION AND RADIATION IN A SQUARE ENCLOSURE PARTIALLY HEATED VERTICAL WALL

Gri duvarlı içi hava dolu kare geometride doğal taşınım ve ısıl ışınım ısı transferi sabit sıcaklık farkına sahip üç farklı durum için sayısal olarak incelenmiştir. Kısmi olarak ısıtılmış sol duvar ve soğuk sağ duvar sabit sıcaklıkta muzafaza edilmiş diğer duvarlar yalıtılmıştır. Isı kaynağından diğer yüzeylere ışınımla ısı transferi olduğu göz önüne alınmış ve ortamın katılımcı olmadığı kabul edilmiştir. Duvarların ışınım yayma oranlarının aynı olduğu düşünülmüştür. Boussinesq yaklaşımı ile beraber taşınım denklemleri ve enerji denklemi FLUENT yazılımı ile çözülmüştür. Sürekli rejimde, yüzey ışınım yayma oranı değiştirilirken, her durum için soğuk plaka yüzey alanı üzerinden hesaplanan ortalama Nusselt sayısı Rayleigh sayısının fonksiyonu olarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada, Rayleigh sayısı 105 ile 107 arasında değiştirilirken, yüzey ışınım yayma oranları ε=0 ile 1 arasında değiştirilmiştir. Isı transferi ve akışkan akış karakteristikleri iletim-ışınım parametresi, Rayleigh sayısı ve duvar ışınım yayma oranı etkisi açısından incelenmiştir

KISMİ OLARAK DİKEY DUVARINDAN ISITILMIŞ KAPALI KARE GEOMETRİDE BİRLEŞİK DOĞAL TAŞINIM VE IŞINIMIN SAYISAL İNCELENMESİ

Combined natural convection and thermal radiation heat transfer in air-filled square gray enclosure are numerically investigated for three different cases having the same constant temperature difference. The partially heated patch of the left wall and the cold right wall are maintained at constant temperatures while the other walls are insulated. The surface radiation heat transfer is considered from the heat sources (patch) to the other surfaces, and the medium is assumed to be nonparticipating. The emissivity ratio of the walls are kept the same. The transport equations along with Boussinesq approximation as well as the energy equation are solved using FLUENT software. As the wall emissivities were changed, the steady state mean Nusselt numbers over the cold surface were computed for each case as a function of the Rayleigh number. In this study, the Rayleigh number was ranged from 105 to 107 while the surface emissivity ratio was changed from ε=0 to 1. The heat transfer and fluid flow characteristics were investigated with respect to the effect of the conduction-radiation parameter, Rayleigh number and the wall emissivity.

___

  • Akiyama M. and Chong Q.P., 1997, Numerical Analysis of Natural Convection with Surface Radiation in a Square Enclosure, Numerical Heat Transfer Part A, 31, 419–433.
  • Balaji C. and Venkateshan S.P., 1993, Interaction of Surface Radiation with Free Convection in a Square Cavity, International Journal of Heat and Fluid Flow, 14, 260–267.
  • Balaji C. and Venkateshan S.P., 1994, Correlations for Free Convection and Surface Radiation in a Square Cavity, International Journal of Heat and Fluid Flow, 15, 249–251.
  • Chang L.C., Yang K.T. and Lloyd J.R., 1983, Radiation-Natural Convection Interaction in TwoDimensional Complex Enclosures, Journal of Heat Transfer, 105, 89–95.
  • Cheikh N.B., Beya B.B. and Lili T., 2007, Influence of Thermal Boundary Conditions on Natural Convection in a Square Enclosuare Partially Heated from Below, International Communications in Heat and Mass Transfer, 34, 369-379.
  • Colomer G., Costa M., Consul R. and Oliva A., 2004, Three Dimensional Numerical Simulation of Convection and Radiation in a Differentially Heated Cavity Using the Discrete Ordinates Method, International Journal of Heat and Mass Transfer, 47, 257–269.
  • Fluent User’s Guide, Fluent Inc., USA, 2005.
  • Gad M.A. and Balaji C., 2010, Effect of Surface Radiaiton on RBC in Cavities Heated from Below, International Communications in Heat and Mass Transfer, 37, 1459-1464.
  • Kumar P. and Eswaran V., 2010, A Numerical simulation of Combined Radiation and Natural Convection in a Differential Heated Cubic Cavity, Journal of Heat Transfer, 132, 023501(13 pages).
  • Larson D.W. and Viskanta R., 1976, Transient combined laminar free convection and radiation in a rectangular enclosure, Journal of Fluid Mechanics, 78, 65–85.
  • Lauriat G., 1982, Combined Radiation-Convection in Gray Fluids Enclosed in Vertical Cavities, Journal of Heat Transfer, 104, 609–615.
  • Mahapatra S.K., Sen S. and Sarkar A., 1999, Interaction of Surface Radiation and Variable Property Natural Convection in a Differentially Heated Square Cavity-A Finite Element Analysis, International Journal of Numerical Methods for Heat and Fluid Flow, 9, 423– 443.
  • Mezrhab A. and Behir L., 1999, Radiation Natural Convection Interactions in Partitioned Cavities, International Journal of Numerical Methods for Heat and Fluid Flow, 9, 186–203.
  • Ramesh N. and Venkateshan S.P., 1999, Effect of Surface Radiation on natural Convection in a Square Enclosure, Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 13, 299–301.
  • Ramesh N., Balaji C. and Venkateshan S.P., 1999, Effect of Boundary Condiations on Natural Convection in An Enclosure, International Journal of Transport Phenomena, 1, 205–214.
  • Ridouane E.H., Hasnaoui M., Amahmid A. and Raji A., 2004, Interaction between Natural Convection and Radiation in a Square Cavity Heated from Below, Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 45, 289-311.
  • Ridouane E.H., Hasnaoui M. and Campo A., 2006, Effects of Surface Radiation on Natural Convection in a Rayleigh-Benard Square Enclosure: Steady and Unsteady Conditions, Heat and Mass Transfer, 42, 214- 225.
  • Ridouane E.H. and Hasnaoui M., 2006, Effect of Surface Radiation on Multiple Natural Convection Solutions in a Square Cavity Partially Heated from Below, Journal of Heat Transfer, 128, 1012-1021.
  • Sen S. and Sarkar A., 1995, Effects of variable property and surface radiation on laminar natural convection in a square enclosure, International Journal of Numerical Methods for Heat and Fluid Flow, 5, 615–627.
  • Sharma A.K., Velusamy K. and Balaji C., 2008, Interaction of Turbulent Natural Convection and Surface Thermal Radiation in Inclined Square Enclosures, Heat and Mass Transfer, 44, 1153-1170.
  • Tan Z. and Howell J.R., 1991, Combined radiation and natural convection in a two-dimensional participating square medium, International Journal of Heat and Mass Transfer, 34, 785–793.
  • Vivek V., Sharma A.K. and Balaji C., 2012, Interaction Effects between Laminar Natural Convection and Surface Radiation in Tilted Sqaure and Shallow Enclosures, International Journal of Thermal Sciences, 60, 70-84.
  • Yücel A., Acharya S. and Williams M.L, 1989, Natural Convection and Radiation in a Square Enclosure, Numerical Heat Transfer Part A, 15, 261–278.
  • Wang H., Shihe X. and Patrick L.Q., 2006, Numerical study of natural convection surface radiation coupling in air filled square cavities, Comptes rendus Mecanique, 334, 48–57.
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

Darbeli Boru Akışlarının Üretimi, Kontrolü ve İşlenmesine Dayalı Otomatik Bir Test Sistemi İçin Labview Programında Geliştirilen Bir Uygulama

Emrah ÖZAHİ, Melda Özdinç ÇARPINLIOĞLU

NONLINEAR HEAT TRANSFER IN RECTANGULAR FINS AND EXACT SOLUTIONS WITH TEMPERATURE DEPENDENT PROPERTIES

M TURKYİLMAZOGLU

Güneş Damıtıcının Performansına Üfleyici Hava Debisinin Etkisi

Emin EL, Zeki ARGUNHAN, Gülşah ÇAKMAK, Halit Lütfü YÜCEL, Cengiz YILDIZ

Kısmi Olarak Dikey Duvarından Isıtılmış Kapalı Kare Geometride Birleşik Doğal Taşınım ve Işınımın Sayısal İncelenmesi

Mesut TEKKALMAZ

SECOND LAW ANALYSIS OF DIFFERENT REFRIGERANTS IN A TWO STAGE VAPOR COMPRESSION CYCLE

Ali KILIÇARSLAN, Sertaç Samed SEYİTOĞLU

GÜNEŞ DAMITICININ PERFORMANSINA ÜFLEYİCİ HAVA DEBİSİNİN ETKİSİ

Cengiz YILDIZ, Emin EL, Zeki ARGUNHAN, Gülşah ÇAKMAK, Halit Lütfü YÜCEL

PERFORMANCE, EMISSION AND COMBUSTION CHARACTERISTICS OF BIOETHANOL-BIODIESEL-DIESEL FUEL BLENDS USED IN A COMMON RAIL DIESEL ENGINE

Hasan AYDOGAN

Dikdörtgensel Finlerde Doğrusal Olmayan Isı Transferi ve Sıcaklığa Bağlı Fiziksel Büyüklükler için Analitik Çözümler

M. TURKYILMAZOGLU

Doğal Taşınım Ortamında Yakıt Pili Güç Sistemi ile Entegre Yatay Metal Hidrid (MH) Tanklar Arasındaki Optimum Aralık

İsmail HİLALİ

Uzay Ortamında Kullanılan Bir Elektronik Ekipmanın Vakum Ortamında Zamana Bağlı Davranışının Benzetimi için Isıl Matematiksel Model Geliştirilmesi

Cem ÖMÜR, Ahmet Bilge UYGUR