Periyodik dalgalı bir kanalda titreşimli akışın taşınım ısı transferine etkilerinin incelenmesi

Abstract

Titreşimli akışın iki boyutlu ve dalgalı duvarlara sahip bir kanal içerisindeki taşınım ısı geçişine etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Alt ve üst duvar arasında faz farkı olan (φ=0o, φ=90o ve φ=180o) üç farklı sinüs şekilli geometri kullanılmıştır. Bu faz farkları üst duvar sabit iken alt duvarın akış yönünde kaydırılması ile elde edilmiştir. Kanal içerisindeki akış ve sıcaklık alanlarını modellemek için iki boyutlu ve zamana bağlı Navier-Stokes ve enerji denklemleri kullanılmıştır ve SIMPLE algoritması tabanlı ticari bir program olan ANSYS FLUENT ile çözülmüştür. Titreşimli akışın frekansının ve genliğinin taşınım ısı geçişine olan etkilerini incelemek için üç farklı titreşim frekansı ve iki farklı titreşim genliğinde sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Bütün analizlerde Reynolds ve Prandtl sayıları sırasıyla 100 ve 7,0 olarak alınmıştır. Sonuçlar, titreşimli akışın ısı transferi üzerine önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Kanal geometrisi, titreşimli akışın frekansı ve genliği, akış ve sıcaklık alanlarını önemli ölçüde etkilemektedir.

Effects of pulsating flow on convective heat transfer in a two-dimensional wavy passage are investigated numerically. Three channels with wavy walls and phase shift of φ=0o,90o and 180o between bottom and top walls are considered. Phase angle between walls is adjusted by moving the lower wall while the upper wall is kept stationary. Two-dimensional and unsteady form of Navier-Stokes and energy equations is utilizied in order to simulate the flow and temperature fields in the channels and solved by the ANSYS FLUENT commercial code utilizing SIMPLE algorithm. Simulations are performed for three different pulsating frequencies and two different oscillating amplitudes. In all cases the Reynolds number (Re=100) and Prandtl number (Pr=7,0) are kept constant. The results obtained demonstrate that oscillatory flow has strong effects on convective heat transfer. The channel geometry, oscillation frequency and amplitude significantly affect the flow pattern and temperature structure in the channel.