بهبود ضریب انتقال حرارت روی صفحه تخت به کمک تحریک لایه مرزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استادیار مجتمع عالی آموزشی پژوهشی صنعت آب و برق (خراسان)

3 کارشناس ارشد دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این تحقیق رفتار جریان آشفته در اطراف یک مانع مثلث شکل، تولید گردابه و اثر آن بر تحریک لایه مرزی بر روی یک صفحه تخت که در مجاورت مانع قرار دارد بررسی شده است. هدف از این پژوهش، برآورد میزان تاثیرگذاری گردابه های تولید شده در تحریک لایه مرزی و افزایش ضریب انتقال حرارت از صفحه تخت است. اندازه گردابه های تولیدی با تغییر اندازه اضلاع و زوایای مانع مثلثی شکل کنترل می­شود. اضافه بر این، فاصله مانع مثلثی از صفحه تخت نیز تغییر داده می­شود، همچنین طول یک ضلع و اندازه زاویه ضلعی که در تولید گردابه موثر است کم کم تغییر داده می­شوند و در هر حالت، مقدار و چگونگی اثر بر تحریک لایه مرزی و تغییر ضریب انتقال حرارت از صفحه تخت محاسبه و مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهد که مانع مثلثی یک نقطه سکون، یک جت در زیر مانع و دو گردابه در پشت مانع تولید می­کند که هردو گردابه بر عملکرد لایه مرزی تاثیر قابل توجهی می­گذارند. گردابه نزدیکتر به مانع، عامل کاهش ضریب انتقال حرارت و گردابه دورتر، عامل افزایش قابل توجه در ضریب انتقال حرارت است. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Heat Transfer Enhancement from a Flat Plate by Vortex Shedding Behind a Triangular Obstacle

نویسندگان [English]

  • Mohsen .Kahrom 1
  • Bثاقخظ Zafarmand 2
  • Alireza .Exier 3
چکیده [English]

In this paper development of turbulent flow around a triangular obstacle, its vortex generation and resulting effect on neighboring turbulent boundary layer of a flat plat, are studied. Vortex shedding controlled in size and position by changing side length and relevant angles of the triangle. The distance from the plate changed gradually from a point stuck to the plate to points far inside the free stream. As a result in each step, a stagnation point forms on frontal area, a jet at the beneath of the obstacle and one, two or three vortices after the rear face. Each of flow developments contributes to local heat transfer coefficient of neighboring flat plate. Most effective part seems to be the last vortex at downstream to the obstacle. Its local contribution to total enhancement is about 80% when total heat transfer compared to that of a single flat plate of a similar flow field. The overall heat transfer enhancement over the affected area is about 60%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heat transfer enhancement
  • vortex shedding
  • wake
  • stagnation point

مراجع

[1] Schlichting H.,Gersten K. “Boundary Layer Theory” ISBN 3-540-66270, Springer-Verlag Berlin, [2000].
[2] Franson Jens H.M. “Investigation of the Asymptotic Suction Boundary Layer” Sep 2001. Technical Reports from Royal Institute of Technology, Department of Mechanics, SE-10044, Stockholm, Seweden.
[3] Yarin A.L. “On the Mechanism of Turbulent Drag Reduction in Dilute Polymer Solutions: Dynamics of Vortex Filamenta” J. Non-Newtonian Fluid Mech., 69(1997) 137-153.
[4] Gentry M.C., Jocobi A.M. “Heat transfer Enhancement by Delta-Wing Vortex Generators on a Flat Plate: Vortex Interaction with the Boundary Layer” Experimental Thermal and Fluid Science,1997; 14:231-242 @Elsevier Science Inc.
[5] Shiang W.P., Horng-wen W. “Buoyancy –Aided Opposed Convection Heat Transfer for Unsteady Turbulent Flow Across a Square Cylinder in a Vertical Channel” Int. J. of Heat and Mass Transfer. 50(2007)3701-3717.
[6] Bahrami M.,Yovanovich M.,Culham J.R. “Convective Heat Transfer of Laminar, Single Phase Flow in Randomly Rough Microtubes”Proceedings of IMECE (2005), Nov. 5-11, 2005,Orlando.
[7] Khallaki K., Russeil S. and Baudoin B. “Simulation of Formation Mechanism and Transport of Longitudinal Vortices in 3D
Boundary Layer” Proceedings of Fifth International Conference on Enhancement, Compact Heat Exchangers. CHE 2005 – 58,
Hoboken, NJ, USA, Sep. 2005.
[8] فرهبد، علی و کهرم، محسن ؛ تحریک لایه مرزی توسط جت و ویک روی صفحه تخت و اثر آن بر ضریب انتقال حرارت، پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشکده مهندسی،بخش مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد،. شهریور 82

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار