تحلیل تجربی میدان جریان و انتقال حرارت در یک کانال مسطح تحت تاثیر مولد گردابه سوراخ‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی، پردیس دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 دانشکده فنی، دانشگاه گیلان

3 دانشکده فنی و مهندسی شرق گیلان، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

انتقال حرارت و عملکرد هیدرودینامیکی برای جریان در داخل کانال مستطیلی در حضور مولد گردابه به صورت تجربی با استفاده از شکل های مختلف مولد گردابه مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا تجهیزات آزمایشگاهی دقیق و مطمئن به منظور ایجاد شرایط مرزی شار حرارتی ثابت طراحی و ساخته شده است. به منظور بررسی تاثیر شکل مولد گردابه طولی، از سه نوع جفت مولد گردابه مستطیلی، ذوزنقه­ای و مثلثی در شرایط سوراخدار و بدون سوراخ استفاده شده و تاثیر آنها بر مشخصات جریان سیال و انتقال حرارت در زوایای حمله مختلف 15 ، 30 ، 45 و 60 درجه با ضخامت ناچیز مورد مطالعه قرار گرفته است.اثرات تعداد سوراخ با استفاده از پارامترهای بی بعد نسبت ضریب اصطکاک ( f/f0)، نسبت عدد ناسلت (Nu/Nu0) و عملکرد کلی ((Nu/Nu0) /( f/f0  )) مورد ارزیابی قرار گرفته است. بر طبق نتایج تجربی جفت بالچه مولد گردابه مستطیلی بدون سوراخ بیشترین نسبت ضریب اصطکاک را دارد و با افزایش زاویه حمله این نسبت افزایش می یابد. نتایج نشان می­دهد که با ایجاد سوراخ در جفت بالچه های مولد گردابه مستطیلی، ذوزنق های و مثلثی ضریب اصطکاک کاهش و انتقال حرارت و ضریب عملکرد کلی افزایش یافته است. اما در حالت بکارگیری مولد گردابه ذوزنق های با دو سوراخ، انتقال حرارت کمی بیشتر نسبت به حالت مولد گردابه سه سوراخ افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Flow and Heat Transfer in a Smooth Channel Affected by Vortex Generator with a Punched Hole

نویسندگان [English]

  • A. Rosta Abkenar 1
  • H. Mohhades Deylami 3
  • F. Dolati 1
1 Mechanical Engineering Department, University of Guilan, Rasht, Iran
3 Mechanical Engineering Department, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده [English]

Heat transfer and hydraulic performance for flow in a rectangular channel with LVGs (longitudinal vortex generators) are experimentally investigated using the different shape of LVGs. Firstly, a precise and reliable experimental setup was designed and fabricated to generate a constant heat flux boundary condition. In order to analyze the effect of shaped LVGs, three different of the rectangular, trapezoidal and delta winglet pair vortex generators with and without punched holes on the flow field and heat transfer characteristics at the different attack angle of 15º, 30º, 45º and 60º with a small thickness has been studied. Effects of the number of punched holes were evaluated by using dimensionless numbers, friction coefficient ratio (f/f0), Nusselt number ratio (Nu/Nu0) and overall performance ((Nu/Nu0)/(f/f0)). According to the experimental results, the rectangular winglet pair without punched holes vortex generator has the highest values of friction factor ratio and increased with bigger attack angle. The friction factor decreased and heat transfer and also overall performance increased with implementing of perforated rectangular, trapezoidal and delta winglet pair in the channel but in the case of implementing trapezoidal vortex generator with two punched holes heat transfer is a little more than the vortex generator with three punched holes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heat transfer enhancement
  • Vortex generator
  • Smooth channel
  • Experimental investigation

مراجع

[1] S.J.I.J.o.H. Caliskan, M. Transfer, Experimental investigation of heat transfer in a channel with new winglet-type vortex generators, 78 (2014) 604-614.
[2] T. Johnson, P.J.J.o.H.T. Joubert, The influence of vortex generators on the drag and heat transfer from a circular cylinder normal to an airstream, 91(1) (1969) 91-99.
[3] R. Mehta, P.J.J.o.F.M. Bradshaw, Longitudinal vortices imbedded in turbulent boundary layers Part 2. Vortex pair with ‘common flow’upwards, 188 (1988) 529-546.
[4] I. Shabaka, R. Mehta, P.J.J.o.F.M. Bradshaw, Longitudinal vortices imbedded in turbulent boundary layers. Part 1. Single vortex, 155 (1985) 37-57.
[5] S. Tiggelbeck, N. Mitra, M.J.E.T. Fiebig, F. Science, Flow structure and heat transfer in a channel with multiple longitudinal vortex generators, 5(4) (1992) 425-436.
[6] G. Biswas, H.J.I.J.o.H. Chattopadhyay, M. Transfer, Heat transfer in a channel with built-in wing-type vortex generators, 35(4) (1992) 803-814.
[7] A.J.I.J.o.H. Sohankar, F. Flow, Heat transfer augmentation in a rectangular channel with a vee-shaped vortex generator, 28(2) (2007) 306-317.
[8] C. Min, C. Qi, E. Wang, L. Tian, Y.J.I.J.o.H. Qin, M. Transfer, Numerical investigation of turbulent flow and heat transfer in a channel with novel longitudinal vortex generators, 55(23-24) (2012) 7268-7277.
[9] A. Abdollahi, M.J.A.T.E. Shams, Optimization of shape and angle of attack of winglet vortex generator in a rectangular channel for heat transfer enhancement, 81 (2015) 376-387.
[10] G. Zhou, Z.J.I.J.o.T.S. Feng, Experimental investigations of heat transfer enhancement by plane and curved winglet type vortex generators with punched holes, 78 (2014) 26-35.
[11] K. Song, S. Liu, L.J.I.J.o.H. Wang, M. Transfer, Interaction of counter rotating longitudinal vortices and the effect on fluid flow and heat transfer, 93 (2016) 349- 360.
[12] Y.Z. Cao, Experimental Heat Transfer, National Defense Industry Press, (1998).
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 50، شماره 2
خرداد و تیر 1397
صفحه 271-284

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار