Investigation of the thermo-hydraulic behavior of the fluid flow over a square ribbed channel

رفتار ترمو-هيدروديناميكي جريان هوا در يك كانال دوبعدي ريب دار با نسبت عرض به ريبهاي مختلف (5/0 و 75/1) در اعدا رينولدز 6000 تا 18000 به صورت عددي مورد بررسي قرار گرفته است. قابليت مدلهاي مختلف جريان آشفته استاندارد، k-?، RNG k-?، standard k-? و SST k-? در پيش بيني مقدار انتقال حرارت در مقايسه با نتايج تجربي بررسي شده است. مدل k-? همخواني بهترين همخواني با نتايج اندازه گيري شده را نشان مي دهد. چهار عانل اصلي مطرح در اين مساله شامل عدد ناسلت، ضريب اصطكاك، اصطكاك پوسته اي و ضريب بهبود حرارتي در اين شبيه سازي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهد كه افزايش عدد رينولدز منجر به افزايش عدد ناسلت و افت ضريب اصطكاك مي شود. همچنين ضريب بهبود حرارتي با افزايش عدد رينولدز افزايش يافته، ريبهاي پهن تر، ضريب بهبود حرارتي كمتري حاصل مي شود.

The thermo-hydraulic behavior of the air flow over a two dimensional ribbed channel was numerically investigated in various rib-width ratio configurations (B/H=0.5-1.75) at different Reynolds numbers, ranging from 6000 to 18000. The capability of different turbulence models, including standard k-?, RNG k-?, standard k-?, and SST k-?, in predicting the heat transfer rate was compared with the experimental results and it was showed that the k-? turbulent models best adapt with the measured data. Four main parameters, namely, the Nusselt number, friction factor, skin friction factor, and the thermal enhancement factor were examined through the simulations. Results indicate that an increase in the Reynolds number caused the Nusselt number to increase and the friction factor to drop. It was found that the thermal enhancement factor augmented by an increase in the Reynolds number, and also, for a wider rib, i.e. at the higher the B/H ratio, a lower thermal enhancement factor was obtained.