Effect of second order velocity slip and temperature jump boundary conditions on entropy generation of a flow over rotating disk in case of blowing and suction

Abstract

Bu çalışmada ikinci derece hız kayması ve sıcaklık sıçraması sınır şartlarının, dönen disk üzerindeki akışın, emme ve üfleme koşulları altındaki entropi üretimine etkisi incelenmiştir. Model olarak, basit dönen disk üzerinde istikrarlı, eksenel olarak simetrik Newtonian akış seçilmiştir. Von Karman tarafından geliştirilen klasik yaklaşımda, Benton dönüşümleri kullanılarak, lineer olmayan akış ve termal alan denklemleri adi diferansiyel denklemlere indirgenmiştir. Sonra akış alanı denklemleri diferansiyel dönüşüm metodu (DTM) yardımıyla, termal alan denklemleri ise nümerik integral yöntemi ile çözülmüştür. Bu sistem için entropi üretimi denklemleri elde edilmiş ve boyutsuz hale getirilmiştir. Bu denklemler emme ve üfleme koşullarında, boyutsuz akış ve sıcaklık alanı parametreleri kullanılarak yorumlanmıştır. İkinci derece sınır şartlarının hız ve sıcaklık gradyanlarını azaltarak entropi üretim miktarını düşürdüğü gözlemlenmiştir.

In this study, the effect of second order velocity slip and temperature jump boundary conditions on entropy generation of a flow over rotating disk in case of blowing and suction cases is investigated. As a model, the flow over a rotating single free disk for steady and axially symmetrical case in a Newtonian ambient fluid is chosen. The classical approach, which is introduced by Von Karman, is used with transformations introduced by Benton to reduce non-linear flow and thermal field equations to ordinary differential equations. Then flow field equations are solved by using differential transform method (DTM) and thermal field equations solved by numerical integration. Entropy generation equations for this system is then derived and non-dimensionalized. These equations interpreted for various physical cases by using non-dimensional parameters of fluid and thermal fields in blowing and suction case. It is observed that the effect of second order boundary conditions is to reduce velocity and temperature gradient so the magnitude of entropy generation is decrease.