对流换热的数值研究不同形状在一个外壳的热来源

文摘

摘要自然对流在一个正方形和三角形条保存在一个方形外壳进行了研究。目的研究分析,基于自然对流传热通过使用空气作为介质。问题的研究是一个方形不同长宽比的不同来源的两个正方形和三角形酒吧。数值模拟和边界条件进行分析这些系统通过使用流利的软件。正方形和三角形条被认为是作为一个热的来源和广场圈地垂直墙壁冷表面和水平墙壁是绝缘。方形外壳的大小20毫米,40毫米和80毫米每个封装相应的长宽比正方形和三角形条0.2,分别为0.3和0.4。传热结果获得模拟温度分布的帮助下,努塞尔特数和流流函数。从这个分析传热速率相互比较,得出结论:广场的高传热率比三角形源不同围场和不同的长宽比。

关键字

自然对流、数值模拟、比较。

介绍

与空气自然对流的好奇心,附件里有冷墙垂直墙壁和绝热水平多年来一直是研究的主题。考虑这个几何的原因是,它已经应用在各个领域,如建筑和保温系统(1- - - - - -7)、太阳能工程应用[8,9)、地球物理流体力学等等……

数值研究倾斜平方圆柱体周围的自然对流的范围(0°≤θ≤45°)内外壳有水平绝热壁和冷垂直墙进行了研究。调查的二维自然对流和热传导加热腔周围保存在一个方形外壳103年范围≤Ra≤10610- - - - - -12]。他的(13]研究了数值自然对流的气流在圈地水平低墙,垂直侧和直斜顶墙。太阳(14)研究了层流自然对流传热的水平三角形缸同心圆柱形外壳。风扇(15]研究了普朗特数对传热的影响在水平与同轴圆柱形外壳三角缸里面。侯赛因和侯赛因16)调查中的自然对流数值均匀加热圆柱体在不同的位置在一个方框里圈地。

在目前的工作,一个正方形和三角形的大小酒吧的影响在广场圈地的流动和传热速率比正方形和三角形来源根据长宽比。

的调查研究

工作完成的系统以顺序的方式实现研究目标。根据本研究的目的,文献调查。可用建模技术已被用于这一目的。两种类型的应用建模技术,数学和2 d建模。结果是敏锐地分析。根据分析输出,结果阐述了和提供的最终结论是(图1)。

建模与仿真

问题定义

数据8和9显示了几何的自然对流换热进行了研究在目前的工作。自然对流是流体的运动的现象的特点是密度变化。这里的自然对流与正方形和三角形的热源模型栏放置在一个外壳。空气存在每个热源和外壳之间。在给定条件下,不同的外壳墙壁,传热模型。研究最好的方法的目的是确保最好的传热速率。手术时需要进行不同的形状的热源和传热速率进行了研究。问题是在二维的形式进行。

最初,研究了热转变为激烈的方杆域和激烈的三角形酒吧域采用冷热源(数据2和3)。然后各自的表面网格流体在这些酒吧是检查(数据4和5)。

边界条件为方形外壳

方形外壳的传热研究通过使用不同的墙壁类型、边界和条件,这是代表在下面表1。

模拟加热广场酒吧

方杆的细节模拟研究含有不同长度(L)和纵横比(A)。这些不同长度参数和相关比率方面,用于方杆分别如下所示:

1。方形钢外壳的长度= 20毫米,宽高比(A) = 0.2:

仿真与长度= 20毫米,宽高比(A) 0.2提供了研究和结果数据6和7,在那里图6显示了流函数和的轮廓图7显示流体流动速度约0.2平方栏下面的条件和L 20毫米。

2。方形钢外壳的长度= 20毫米,宽高比(A) = 0:

仿真研究与长度= 20毫米和长宽比0.3 (A)和观测结果所示数据8和9,在那里图8描述了流函数和的轮廓图9代表流体流动速度约0.2平方栏保持价值和L 20毫米。

3所示。方形钢外壳的长度= 20毫米,宽高比(A) = 0.4:

在延续,类似的仿真研究与长度= 20毫米,宽高比(A) = 0.4。所示的结果数据10和11,在那里图10显示了流函数和的轮廓图11显示流体流动速度约0.4平方的酒吧和L 20毫米。

4所示。方形钢外壳的长度= 40毫米,宽高比(A) = 0.2:

另一个参数考虑仿真长度= 40毫米,宽高比(A) = 0.2,显示了生成的结果数据12和13,在那里图12显示了流函数和的轮廓图13显示流体流动速度约0.2平方的酒吧和L 40毫米。

5。方形钢外壳的长度= 40毫米,宽高比(A) = 0.3:

仿真与L = 40毫米长度和长宽比(A) = 0.3所示进行而获得的结果数据14和15,在那里图14显示了流函数和的轮廓图15显示方杆周围的流体流动速度。

6。方形钢外壳的长度= 40毫米,宽高比(A) = 0:

仿真与L = 40毫米长度和长宽比(A) = 0.4所示进行而获得的结果数据16和17,在那里图16显示了流函数和的轮廓图17显示流体流动速度约0.4平方的酒吧和L 40毫米。

7所示。方形钢外壳的长度= 80毫米,宽高比(A) = 0.2:

仿真与长度= 80毫米,宽高比(A) = 0.2所示进行而获得的结果数据18和19,在那里图18显示了流函数和的轮廓图19显示流体流动速度约0.2平方的酒吧和L 80毫米。

8。方形钢外壳的长度= 80毫米,宽高比(A) = 0.3:

仿真与长度= 80毫米,宽高比(A) = 0.3所示进行和获得的结果数据20.和21,在那里图20.显示了流函数和的轮廓图21显示流体流动速度约0.3平方的酒吧和L 80毫米。

9。方形钢外壳的长度= 80毫米,宽高比(A) = 0.4:

仿真与长度= 80毫米,宽高比(A) = 0.4 conduct6ed和受保护的结果所示数据22和23,在那里图22显示了流函数和的轮廓图23显示流体流动速度约0.4平方的酒吧和L 80毫米。

模拟加热三角形酒吧

三角形加热棒的模拟,研究了不同长度和纵横比。得到的结果,分别如下所示:

1。三角形酒吧圈地的长度= 20毫米,宽高比(A) = 0.2:

激烈的三角形的模拟块长度= 20毫米,宽高比(A) = 0.2进行和获得结果所示数据23和24。图23显示了流函数和的轮廓图24显示了三角形酒吧周围流体的速度。

2。三角形酒吧圈地的长度= 20毫米,宽高比(A) = 0.3:

激烈的三角形的模拟块长度= 20毫米,宽高比(A) = 0.3进行和获得结果所示数据25- - - - - -27。图26显示了流函数和的轮廓图27显示了三角形酒吧周围流体的速度。

3所示。三角形酒吧圈地的长度= 20毫米,宽高比(A) = 0.4:

激烈的三角形的模拟块长度= 20毫米,宽高比(A) = 0.4进行了研究,获得结果所示数据28和29日。图28显示了流函数和的轮廓图29日显示了三角形酒吧周围流体的速度。

4所示。三角形酒吧圈地的长度= 40毫米,宽高比(A) = 0.2:

激烈的三角形的模拟块长度= 40毫米,宽高比(A) = 0.2进行和获得结果所示数据30.和31日。图30.显示了流函数和的轮廓图31日显示了三角形酒吧周围流体的速度。

5。三角形酒吧圈地的长度= 40毫米,宽高比(A) = 0.3:

激烈的三角形的模拟块长度= 20毫米,宽高比(A) = 0.2进行和获得结果所示数据32和33。图32显示了流函数和的轮廓图33显示了三角形酒吧周围流体的速度。

6。三角形酒吧圈地的长度= 40毫米,宽高比(A) = 0.4:

激烈的三角形的模拟块长度= 40毫米,宽高比(A) = 0.4进行和获得结果所示数据34和35。图34显示了流函数和的轮廓图35显示了三角形酒吧周围流体的速度。

7所示。三角形酒吧圈地的长度= 80毫米和纵横比(A) = 0.2:

激烈的三角形的模拟块长度= 80毫米,宽高比(A) = 0.2进行和获得结果所示数据36和37。图36显示了流函数和的轮廓图37显示了三角形酒吧周围流体的速度。

8。三角形酒吧圈地的长度= 80毫米和纵横比(A) = 0.3:

激烈的三角形的模拟块长度= 80毫米,宽高比(A) = 0.3进行和获得结果所示数据38和39。图38显示了流函数和的轮廓图39显示了三角形酒吧周围流体的速度。

9。三角形酒吧圈地的长度= 80毫米和纵横比(A) = 0.4:

激烈的三角形的模拟块长度= 80毫米,宽高比(A) = 0.4进行和获得结果所示数据40和41。图40显示了流函数和的轮廓图41显示了三角形酒吧周围流体的速度。

结果和讨论

从上面的工作,得到的结果所示表2和3。结果方杆的长度和不同方面比率represeted以可以理解的方式。从上面的结果,在努塞尔特没有变化。和外壳壁被估计。

努塞尔特数

努塞尔特数(ν)的比例是对流,传导传热的边界。在这种情况下,对流包括平流和扩散。是计算的跨边界内的流体传热。测量导电组件在相同条件下的热对流但(假设)停滞不前(或静止)的液体。

努塞尔特数的变化和外壳侧壁正方形和三角形的酒吧不同长度的估计如下所示数据42- - - - - -56。一个三角形酒吧的结果可以显示在不同的长度和纵横比表4。确定努塞尔特数的变化与外壳的墙被确定为方形和三角形酒吧使用各种长度的20岁,40至80毫米。

方杆

1。方形钢外壳的长度= 20毫米(数字43-45):

2。方形钢外壳的长度= 40毫米(数字46-49):

3所示。方形钢外壳的长度= 80毫米(数字48-50)(表4):

三角形酒吧

1。三角形酒吧圈地的长度= 20毫米(图51岁和52岁):

2。三角形酒吧圈地的长度= 40毫米(图53和54):

3所示。三角形酒吧圈地的长度= 80毫米(图55和56):

结论

由于自然对流传热和流体流动在空气中加热广场周边缸内不同尺寸的外壳有绝热水平和电疗法的垂直的墙壁大小20毫米,40毫米和80毫米宽高比为0.2,0.3和0.4进行了分析,结果是在维形式的流函数和速度矢量图。

流体运动和循环率增加增加外壳的大小。低的流体运动几乎是统一的小附件大小和附近的流体运动是著名的墙壁和液体几乎停滞的更高大的附件大小的核心区域。传热率相对较高的上部分垂直护墙和三角形的基地酒吧。小附件,流通率下降而增加栏大小,但对于较大的外壳,循环率增加而酒吧大小。

经证实,努塞尔特数依赖于温度和加热源酒吧可以吸收更多的能量通过增加规模和更多的热量转移到电疗法的墙用于各种目的。

引用

1. Akinsete VA和科尔曼的助教。稳定的层流自由对流传热的三角形围场,Int。j .热传质1982;25日:991 - 998。
2. Holtzman GA, et al .等腰三角形的围栏中层流自然对流加热从下面和对称冷却从上面,j .传热-反式。ASME, 2000;485 - 491。
3. Haese点andTeubner。换热在一个阁楼空间,Int。j .热传质2002;45:4925 - 4936。
4. SahaSC。自然对流不稳定在一个三角形的圈地等温加热,能源建设2011;43:695 - 703。
5. 萨哈SC。扩展自由对流传热的三角形腔公关> 1,能源建设2011;43:2908 - 2917。
6. 萨哈SC, et al。自然对流在阁楼瞬时和坡道冷却边界条件,能源建设2010;42:1192 - 1204。
7. 萨哈SC, et al。自然对流在attic-shaped空间突然和坡道加热边界条件、热传质2010;46:621 - 638。
8. Joudi KA, et al。计算模型对棱镜形状存储太阳能集热器三角形截面,能源Convers。管理2004;45:337 - 342。
9. Kaushik SC, et al。瞬态分析的三角built-in-storage太阳能热水器在冬季条件下,热回收系统。1994;14:391 - 409。
10. Roychowdhury DG, et al。数值模拟的自然对流传热和流体加热圆柱绕流在一个外壳,热传质2002;38:565 - 576。
11. 中间人,et al .广场周围自然对流加热缸放置在不同的角度在圈地,传热传质会议2008;45岁。
12. 德K和DalalA。广场周围自然对流的数值研究水平加热缸放置在一个外壳,国际传热传质杂志2006;49:4608 - 4623。
13. 他的PH.Free对流冷却斜上表面在一个外壳,计算力学1994;14:420 - 430。
14. 徐X, et al。层流自然对流换热的数值研究水平三角形缸同心圆柱形外壳,国际传热传质杂志2009;52:3176 - 3186。
15. 于Z, et al .普朗特数依赖水平层流自然对流传热的圆柱形外壳与内同轴三角圆柱,国际传热传质杂志2010;53:1333 - 1340。
16. 侯赛因和侯赛因k数值调查的自然对流现象均匀加热圆柱体沉浸在广场圈地充满空气在不同垂直位置,国际通讯2010年传热传质;37:1115 - 1126。