بررسي انتقال گرماي جابجايي طبيعي يك حفرۀ مربعي داراي المانهاي زبري مثلثي

Simulation of Natural Convection Heat Transfer of a Square Cavity Consist of Triangular Roughness Elements

جابجايي طبيعي دوبعدي جريان لايه‌ايئ تراكم ناپذير در داخل يك حفرۀ مربعي با وجود المان هاي زبري مثلثي بر روي ديواره هاي عمودي، با روش المان محدود بررسي شده است. مطالعۀ حاضر براي نسبت هاي ابعادي مختلف و حالت هاي گوناگون قرارگيري المان ها بر روي ديوارۀ چپ به تنهايي و هر دو ديوارۀ چپ و راست با هم، در اعداد رايلي مختلف انجام شده است. هوا به عنوان سيال عامل در نظر گرفته شده است. رفتار هيدروديناميكي و گرمايي سيال در حضور المانهاي زبري مثلثي در قالب خطوط جريان، خطوط هم دما و عدد ناسلت متوسط بررسي شده است. نتايج به دست آمده بر پايۀ اين شبيه سازي نشان دهندۀ اين مطلب است كه المانهاي مثلثي به طور قابل توجهي بر رفتار جريان سيال و انتقال گرماي داخل حفرۀ مربعي تاثير مي گذارد. بيشترين كاهش در آهنگ انتقال گرما نسبت به حفرۀ خالي براي حالت 0/05 =A، در عدد رايلي 106 و برابر 26/66% براي زماني كه المان ها زبري در ديوارۀ گرم واقع شده است، محاسبه گرديد.

Natural convection of a two-dimensional laminar incompressible fluid flow inside a square cavity with triangular roughness elements on the vertical walls has been investigated by finite element method. The present study has been carried out for different aspect ratio and various cases of position of element on the left wall singly and both left and right wall together in different Rayleigh number. Air is chosen as a working fluid. Hydrodynamic and thermal behavior of fluid in the presence of triangular roughness elements was analyzed in form of streamlines, isotherms and the average Nusselt number. Results based on this numerical study showed that the triangular elements considerably affect the hydrodynamic and thermal behavior of fluid in a square cavity. The maximum reduction in the rate of heat transfer toward the smooth cavity in case of A=0.05, was calculated to be 26.66% when the roughness elements were located on the hot wall in Rayleigh number equal to 106. The abstract should state briefly the purpose of the research, the principal results and major conclusions.