تحليل تجربي ميدان جريان و انتقال حرارت در يك كانال مسطح تحت تاثير مولد گردابه سوراخ‌دار

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

انتقال حرارت و عملكرد هيدروديناميكي براي جريان در داخل كانال مستطيلي در حضور مولد گردابه به صورت تجربي با استفاده از شكل هاي مختلف مولد گردابه مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا تجهيزات آزمايشگاهي دقيق و مطمئن به منظور ايجاد شرايط مرزي شار حرارتي ثابت طراحي و ساخته شده است. به منظور بررسي تاثير شكل مولد گردابه طولي، از سه نوع جفت مولد گردابه مستطيلي، ذوزنقه­اي و مثلثي در شرايط سوراخدار و بدون سوراخ استفاده شده و تاثير آنها بر مشخصات جريان سيال و انتقال حرارت در زواياي حمله مختلف 15 ، 30 ، 45 و 60 درجه با ضخامت ناچيز مورد مطالعه قرار گرفته است.اثرات تعداد سوراخ با استفاده از پارامترهاي بي بعد نسبت ضريب اصطكاك ( f/f0)، نسبت عدد ناسلت (Nu/Nu0) و عملكرد كلي ((Nu/Nu0) /( f/f0 )) مورد ارزيابي قرار گرفته است. بر طبق نتايج تجربي جفت بالچه مولد گردابه مستطيلي بدون سوراخ بيشترين نسبت ضريب اصطكاك را دارد و با افزايش زاويه حمله اين نسبت افزايش مي يابد. نتايج نشان مي­دهد كه با ايجاد سوراخ در جفت بالچه هاي مولد گردابه مستطيلي، ذوزنقه اي و مثلثي ضريب اصطكاك كاهش و انتقال حرارت و ضريب عملكرد كلي افزايش يافته است. اما در حالت بكارگيري مولد گردابه ذوزنقه اي با دو سوراخ، انتقال حرارت كمي بيشتر نسبت به حالت مولد گردابه سه سوراخ افزايش يافته است.

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.